[发明专利]一种生产β-甘露聚糖酶的菌株及生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种生产β-甘露聚糖酶的菌株及生产工艺。

背景技术

β-甘露聚糖酶(β-mannanase；endo-1，4-β-D-mannanmannohydrolase；EC3.2.1.78，简称甘露聚糖酶)是水解1，4-β-D-蚍喃甘露糖主链的内切水解酶，属于半纤维素酶类，作用底物主要是半乳甘露聚糖、葡萄甘露聚糖、半乳葡萄甘露聚糖以及甘露聚糖。

甘露聚糖酶广泛存在于自然界中，在一些低等动物，如海洋软体动物肠道分泌液中，某些豆类植物萌发的种子中，以及天南星科植物魔芋萌发的球茎中都发现了酶活性的存在。而对于微生物，更是产生甘露聚糖酶的主要来源。已报道的如细菌中的芽抱杆菌、假单胞菌、弧菌，真菌里的曲霉、木霉、酵母，放线菌中的链霉菌等都是产甘露聚糖酶的常见类群。

大量研究资料表明，除在个别微生物体内以结构酶形式存在外，甘露聚糖酶一般以胞外诱导酶的形式存在于生物体中。对于大部分产甘露聚糖酶的微生物，在培养基中添加少量的甘露聚糖或甘露寡糖，如魔芋粉、角豆胶或其水解物等，就能极大提高产酶水平。魔芋属于天南星科，多年生草本植物，是由葡萄糖和甘露糖以2∶3摩尔分子比例相结合起来的多糖类物质。魔芋精粉中含有40-70％的葡甘聚糖，由于其来源广泛价格便宜，是目前微生物发酵产酶生产中使用最为广泛的碳源。

国内外对于甘露聚糖酶及其产生菌的研究开始于上世纪70年代末。Rihei Takahashi等报道了通过平板透明圈筛选法从土壤中寻找甘露聚糖酶微生物的试验方法。1988年Akino T首次报道由嗜碱性微生物-嗜碱芽抱杆菌(Bacillus alcalophilus)AM001来生产甘露聚糖酶，该酶有三个组分的胞外酶。杨文博等对产甘露聚糖酶的地衣芽抱杆菌的发酵条件进行了优化，结果表明以魔芋粉为碳源的发酵产酶效果最好。Charles W等提出了一种新的培养基配方进行对产半纤维素酶的微生物筛选，并筛选到了有较高甘露聚糖酶产酶活性的菌株。Julio Xandro H等对木聚糖酶及甘露聚糖酶产生菌，环状芽抱杆菌(Bacillus circulans)BL53的固体培养条件进行了优化。柴萍萍等对产甘露聚糖酶的枯草芽抱杆菌的发酵条件进行优化，并最终得到SDS-PAGE电泳所确认的电泳纯酶。

在甘露聚糖酶基础研究取得重要成果的同时，它的应用研究也进入一个高潮，现已在食品、医药、造纸、纺织印染、石油开采及生物研究技术等多方面得到广泛应用。

在造纸工业中，甘露聚糖酶和β-木聚糖酶等半纤维素酶类协同使用，处理纸浆，能明显改善纸质；用于纺织印染方面，能有效地去除产品上粘附的多余染料，降低了能耗和对环境的污染。甘露聚糖酶是油井石油压裂液的优良生物破胶剂，具有效率高、成本低、适用范围广、对地层伤害小等特点。此外，甘露聚糖酶作为一种工具酶类，在糖工程、糖结构分析、植物基因工程等生物基础研究中有着重要的用途。甘露聚糖酶水解甘露多糖，获得的甘露寡糖有很好的生物调节功能，能有效降低人体胆固醇水平，减轻便秘、降低血糖、促进肠道中双歧杆菌的生长，是良好的食品添加剂，国外现已广泛用于保健食品中。

植物是自然界主要的可再生有机资源，半纤维素占植物干重的35％，在自然界中仅次于纤维素。近年来，随着甘露寡糖在饲料业中的需求越来越大，如何高效的获得甘露寡糖日益受到科研工作者的关注，而甘露寡糖的制备与β-甘露聚糖酶的酶活及其作用条件有着密切的关系。

国内外研究主要集中于液体发酵产甘露聚糖酶，液体发酵方式生产成本高，限制了其在工业上的应用。如国内的屈野、马建华、崔福绵等及国外的Mendoza，Khanongnuch等都是研究液体发酵条件下产甘露聚糖酶，产酶水平最高达336.3U/mL。国内仅有朱劼报道的黑曲霉产酸性甘露聚糖酶及邬敏辰报道的宇佐美曲酶产饲用复合酶。其次，筛选出来的菌株所产甘露聚糖酶活低，且需要底物诱导发酵工艺复杂，成本高，产率低等。

发明内容

本发明提供了一种生产β-甘露聚糖酶的菌株，利用该菌株生产β-甘露聚糖酶生产工艺简单，提取成本低廉。

一种用于生产β-甘露聚糖酶的菌株，命名为枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)Bacillus subtilis-hzbzbc，保藏位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC NO.4358，保藏日期为2010年11月22日。