[發明專利]木聚糖酶XynA的突變體及其應用

有效

• 申請號: 202011386403.6
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112481238B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 李秀婷;吳秋華;范光森;滕超
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: C12N9/24
• 分類號: C12N9/24;C12N15/56;C12N15/76;C12P19/14;C12P19/12;C12P19/00;C12R1/465
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙) 11400
• 代理人: 歐陽石文

本發明提供一種木聚糖酶XynA的突變體及其應用。與XynA相比，突變體XynAS和XynAR最適溫度分別提高了10℃和15℃，分別達70℃和75℃，XynAR在80℃下保溫30min殘余酶活仍達到90％以上，XynAS和XynAR水解木聚糖效率均提高，其中主要體現為XynAR水解時間縮短、木二糖和木三糖產量顯著提高，XynAS水解時間縮短、木四糖產量顯著提高；XynAN水解櫸木和燕麥木聚糖，水解產物比例改變，水解樺木木聚糖效率提高。因此，本發明的突變體在利用農業廢棄物生產木寡糖中具有良好的應用價值和前景。

技術領域

本發明屬于酶工程領域，具體涉及木聚糖酶的突變，及其在利用農業廢棄物生產木寡糖中的應用。

背景技術

農業廢棄物是農業生產、農產品加工、畜禽養殖業和農村居民生活排放的廢棄物的總稱。我國是一個農業大國，伴隨著農產品的生產和加工，每年會產生大量的農業廢棄物，這些農業廢棄物是很好的可再生資源，但未得到有效的開發及利用，造成我國農業發展面臨著農業廢棄物排放量大、環境污染嚴重等突出問題。“以綠色發展引領鄉村振興”理念要求充分開發利用農業廢棄物，通過技術進步實現其資源化，可以緩解資源及環境危機，實現環境效益與經濟效益相統一，因此農業廢棄物資源化綜合利用成為近十幾年各國科學家競相研究的熱點課題之一(孫瀟,黃映暉.農業廢棄物綜合利用研究評述與展望[J].農業展望,2020,16(01):106-110)。農業廢棄物含有豐富的纖維素和半纖維素，其中半纖維素占到20-30％，禾本科和闊葉木半纖維素的主要成分是木聚糖，與纖維素和木質素通過共價或者非共價交聯。玉米芯、麥麩等富含的木聚糖，由于種種原因難以得到有效的利用。如造紙制漿過程中，富含木聚糖的工業廢料直接排入水中，導致水體富營養化，嚴重破壞生態環境。充分利用和開發大量低值農業廢棄物中木聚糖生產高附加值低聚木糖，不僅能夠提高農業廢棄物利用價值，還能在一定程度上解決環境、生態和能源等面臨的問題(范光森.樟絨枝霉耐熱木聚糖酶的純化、性質和應用研究[D].中國農業大學,2014)。

由于木聚糖結構的復雜性，它的完全降解需要多種水解酶，包括β-1,4-內切木聚糖酶、α-L-阿拉伯呋喃糖基水解酶、α-D-葡萄糖醛酸基水解酶、乙酰木聚糖酯酶、β-D-木糖苷水解酶等，這些酶共同組成了木聚糖水解酶系統(安嬌.糖苷水解酶與酯水解酶穩定性和底物選擇性調控的結構基礎[D].吉林大學,2015)。其中，β-1,4-內切木聚糖酶(EC3.2.1.8)以內切方式隨機作用于木聚糖主鏈，產生木寡糖和少量的木糖(Collins T,Gerday C,Feller G.Xylanases,xylanase families and extremophilic xylanases[J].FEMS Microbiol Rev,2005,29(1):3-23)。雖然木聚糖的完全降解需要多種酶的協同作用，但是在木聚糖的降解過程中，β-1,4-內切木聚糖酶發揮的作用是最主要和最重要的，也是利用農業廢棄物酶法制備低聚木糖最關鍵的酶，因此是木聚糖降解相關酶中研究最多和最有應用價值的一類酶。