[發明專利]一種產耐酸耐高溫型木聚糖酶的基因工程菌及應用

有效

• 申請號: 201810756893.0
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108841741B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 彭楠;葛向陽;趙述淼;梁運祥;田建平
• 申請（專利權）人: 四川潤格生物科技有限公司
• 主分類號: C12N1/19
• 分類號: C12N1/19;C12N9/24;C12R1/84
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 龔瑩瑩

本發明屬于基因生物工程領域，具體涉及一種產耐酸耐高溫型木聚糖酶的基因工程菌及應用。本發明提供的工程菌株畢赤酵母（Pichia pastoris）GS115?xyl?Mut^s?5經50L發酵罐高密度發酵后木聚糖酶活性達到139.54×10³U/mL。高于市場上現有工程菌的最高酶活6.00×10³ U/mL。且該酶最適反應溫度為85℃，最適pH為2.4，為一種新型的耐酸耐高溫型木聚糖酶，在飼料加工業中應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于基因生物工程領域，具體涉及一種產耐酸耐高溫型木聚糖酶的基因工程菌及應用。

背景技術

木聚糖是構成半纖維素的重要組分，而半纖維素則是植物細胞壁結構的第二大碳水化合物，在玉米芯、麥麩等農業副產物中含量尤其豐富。木聚糖酶(EC 3.2.1.8)科學命名法稱之為內切-1，4-β-木聚糖酶，作為一類糖苷水解酶，負責催化斷裂木聚糖中的β-1,4糖苷鍵，將結構復雜的木聚糖分解成小分子的低聚木糖和木糖。木聚糖酶在諸多領域都有著較為廣泛的應用。如用在動物飼料行業中，可分解植物細胞壁，有效緩解由飼料中木聚糖、β-葡聚糖等非淀粉類多糖引起的抗營養作用。此外，還可降低飼料中的纖維黏度，改善飼料的消化吸收效率，提高家禽動物的體重。在面包等食品烘焙行業中，木聚糖酶能將大分子量的水不溶性阿拉伯木聚糖降解為水溶性的阿拉伯木聚糖，與其它酶制劑協同作用來改良面制品的品質；此外還可在紙漿行業中用做生物漂白劑。

然而，大多數工業過程的實現都伴隨著高溫和極端pH。如在飼料制備過程中，通常需要經過短暫高溫(約75～93℃)處理階段，而市場上在售的木聚糖酶最適溫度普遍在40～60℃左右，高于90℃時，酶活完全喪失。不耐高溫的特性限制了木聚糖酶的利用。另外，飼料在被單胃動物攝入后，到達腸道才能發揮作用。這就要求木聚糖酶在穿越胃部較強的酸環境到達作用部位小腸后，仍需保持較高活性。而動物胃部pH一般在2～7之間，目前在售的木聚糖酶最適pH一般在5～7，耐酸性差，很難在實際飼料添加過程中發揮優勢，長期以來該主要營養成分一直未得到有效利用。所以耐熱，耐酸型的木聚糖酶日益受到市場的青睞。研究人員嘗試在生物信息學工具的輔助下，尋找編碼耐熱、耐酸、高活性木的木聚糖酶基因，越來越多的滿足這一要求的嗜熱微生物被篩選和分離出來，如熱解纖維菌屬(Caldicellulosiruptor sp.)，嗜熱脂肪芽孢桿菌屬(Bacillus stearothermophilus)，海洋紅嗜熱鹽菌(Rhodothermusmarinus)，嗜熱子囊菌(Thermoascusaurantiacus)，棲熱袍菌屬(Thermotoga sp.)等。但由于自然篩選的原始菌株的培養條件并不適于工業發酵，且后期對酶的分離純化復雜，并不適合作為工程菌運用于工業生產當中。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的在于提供一種產耐酸耐高溫型木聚糖酶的基因工程菌，所述的菌株已于2018年5月9日送至中國典型培養物保藏中心保藏，保藏編號：CCTCCNO：M2018258，分類命名：畢赤酵母(Pichia pastoris)GS115-xyl-Mut^s-5，地址：中國武漢武漢大學。

本發明的另一目的在于提供一種產耐酸耐高溫型木聚糖酶的基因工程菌的應用，包括利用本發明提供的菌株制備木聚糖酶。

為了達到上述目的，本發明采取以下技術措施：

一種高表達耐酸耐高溫木聚糖酶的畢赤酵母工程菌的構建：