[发明专利]一种耐热植酸酶的产生菌

说明书

技术领域

本发明涉及微生物技术领域，具体地说是一种耐热植酸酶产生菌。

背景技术

植酸(phytate，Phytic acid，IP6)又名肌醇六磷酸酯(phosphoric acid ester of the cyclicalcohol inositol，myo-inositol-hexakisphosphate)，分子式C6H18O24P5。植酸分子含有6个磷酸基团，是磷的重要贮藏形式，植物体内约60％～80％的有机磷以植酸为载体存在。植酸不仅使磷不能被单胃动物利用，并且作为一种抗营养因子，植酸分子可迅速与二价、三价阳离子(如Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺等)及蛋白质结合形成不溶鳌合物，阻碍了单胃动物对其他矿质元素、蛋白质、淀粉、脂类、维生素等营养物质的消化、吸收和利用。为了解决单胃动物磷摄入量不足的问题，满足其对磷的需求，就必须在饲料中添加无机磷。但是，这样不仅提高了饲料的成本，而且饲料中未被分解的植酸磷随动物粪便排出体外。更严重的问题是大量的磷排入水中，作为水生植物最主要的限制性营养因子，刺激藻类及地面其他水生植物的生长，水体富营养化，随着过多水生植物的迅速生长、腐败，导致淡水水质恶化，水体溶氧量降低，危及鱼类和其他野生生物的生存

植酸酶(phytase)是催化植酸水解成肌醇和磷酸的一类酶的总称，包括植酸酶与酸性磷。植酸酶是一种新型酶制剂，主要作为饲料和食品的添加剂，应用前景十分广阔。

在饲料工业中，磷是有机体的重要组成部分，作为一种必须的矿物元素在动物营养中具有重要作用，除了作为骨骼的成分外，也是机体内重要有机化合物及生物活性物质的元素来源。国内外大量实验证明，在单胃动物饲料中添加植酸酶能够提高磷的利用率，解除植酸的抗营养作用，提高矿物元素和蛋白质的吸收利用率，植酸酶在动物生长中的效果则主要表现在以下几方面：增加血浆无机磷浓度及趾骨、胫骨灰分；同时对体重的增长也有一定效果。采用植酸酶代替无机磷还能使猪禽粪便中的含磷量减少25％～65％。因此在饲料中添加植酸酶，不仅可以降低饲料的成本，而且可以降低排泄物中的磷含量，从而减少环境中的磷污染，有利于保护生态环境。

在食品工业中，由于人类小肠中的植酸酶活性极低的特点，也导致了人类锌、铁、镁的缺乏和数量不平衡。目前，已有实验利用植酸酶处理大豆和面粉，以分解其中的植酸盐，提高植酸的降解率，消除植酸对矿物元素和蛋白质的鳌合作用，以提高粮食的利用率，提高粮食的营养和商品价值。

植酸酶自1907年发现以来，微生物植酸酶的研究工作自20世纪60年代开始。工业生产植酸酶的微生物主要包括真菌中的黑曲霉(Aspergillus niger)、根霉(Rhizopus)和细菌中的大肠杆菌(Escherichia coli)和芽孢杆菌(Baccillus)。

植酸酶于1993年在西欧实现商品化。欧共体推出了当前启用的3种植酸酶制剂：荷兰Gise-Brocades公司推出了“自然磷”(Natuphos)，其特点是对热稳定，且在碱性和酸性的条件下均具有活性；美国Allzeech公司推出的“澳吉美”植酸酶(Allxyme phytase)，是一种黑曲霉发酵产物，其对热和pH稳定性较好；芬兰Novo Nordisk公司推出了“NOVO”植酸酶，BASF公司生产的“酶他富”植酸酶等。

目前，把植酸酶作为饲料添加剂已应用于实际生产，但仍然存在阻碍其广泛应用的技术难题。为防止沙门氏菌的污染，饲料加工过程中需要采用高温灭菌；同时颗粒饲料的制粒工艺也要经过一个短暂的高温(73℃～95℃)过程，一般植酸酶的活性在此温度下不可避免地失活，因此耐热是植酸酶作为饲用添加剂应用的关键性问题。研究表明，随着制粒温度的升高(60～80℃)其酶活力将随着下降(P＜0.01)。当60℃时只有48％～58％的酶活残留，而加热到80℃时仅有2％～15％的残余酶活。因此耐热性是植酸酶在饲料工业应用中最主要的问题。

迄今为止，国内外所报道的产耐酸耐热植酸酶的菌株主要为黑曲霉(Aspergillus niger)和芽孢杆菌(Baccillus)。2005年Kwanjira Chantasartra samee等报道的Aspergillus niger植酸酶最适温度为70℃，经80℃处理2小时，剩余酶活为66％；2001年王娅茹等纯化得到的枯草芽孢杆菌中性植酸酶60℃处理1小时活性减少90％，60℃处理2小时，活性全部丧失。

发明内容