[发明专利]一种新型酸性果胶酶PEC2及其基因和应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体地，本发明涉及一种新型酸性果胶酶PEC2及其基因和应用。

背景技术

果胶是一种由不同酯化度的半乳糖醛酸以α-1，4糖苷键聚合而成的多糖链，常带有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、木糖、海藻糖等组成的侧链，游离的羧基部分或全部可与钙、钾、钠离子，特别是与硼化物结合在一起。果胶存在于所有的高等植物中，沉积于初生细胞壁和细胞层，在初生壁中与不同含量的纤维素、半纤维素、木质素的微纤丝以及某些伸展蛋白相互交联，使各种细胞组织结构坚硬，从而表现出固有的形态。

果胶酶(pectinase)是指能够分解果胶物质的多种酶的总称，大致可分为果胶水解酶(pectin hydrolases)、果胶裂解酶(pentin lyases)、果胶酯酶(pectin esterases)和原果胶酶等。按照作用最适pH的不同，果胶酶又可分为酸性果胶酶和碱性果胶酶。

果胶酶作为工业生产领域中的一种重要的新兴酶类，不仅是人们生活中最早得到应用的酶类之一，而且也是世界四大酶制剂之一，在全世界食品酶的销售额中约占到了四分之一，在各行业里得到了广泛应用，具体主要表现在以下几个方面：

1.果汁的提取及澄清

果胶酶在工业中最主要的用途是用于果汁的提取和澄清。果汁中如存在果胶物质，果汁的黏度就加大并且变得混浊。因此，在工业生产时，可利用果胶酶和淀粉酶等来澄清果汁，它能使过滤的时间缩短50％，另外，采用果胶酶处理后，果汁的澄清度也有很大提高。

2.天然产物的提取

果胶物质的存在不同程度会影响或阻碍植物内相关天然产物的释放，在适宜条件下，向其中加入相应的果胶酶，可将植物中的果胶类物质水解掉，从而有利于植物内相应天然产物的提取。

目前利用果胶酶生产的提取物有：银杏叶提取物、大蒜油浓缩液、蘑菇浓缩液、人参浆、当归浸膏、甘草液等。利用酶类提取，不仅可提高萃取率，还可提高纯度。

3.纺织品的生物脱胶

用果胶酶处理纺织品，可以去除初生胞壁中的果胶类物质，在比较缓和的pH和温度条件下即可使处理后的织物手感柔软、强度高，从而取代耗能大、污染严重的传统纺织脱胶工艺。

4.造纸业的生物制浆

造纸工业中的生物制浆与纺织品的生物脱胶类似，都是通过果胶酶等降解植物纤维原料中的果胶、半纤维素及木质素，使其分散成满足造纸工业不同要求的束纤维或单纤维，以生产柔软、均一、有弹性的高品质材料。

5.作为饲料用酶制剂

添加饲用酶制剂能补充动物体内酶源的不足，增加动物自身不能合成的酶，从而促进畜禽对养分的消化吸收，提高饲料的利用率，促进动物生长。

果胶酶可有效降解饲料原料中的果胶，因此，可作为一种绿色饲料添加剂在畜牧业中生产中广泛应用。研究结果表明：果胶酶的添加可显著提高全期增重、降低料肉比，同时干物质、粗蛋白、有机物和粗纤维的消化率均提高了11％-22.5％。

因此，果胶酶的应用潜力很大，拥有良好的市场前景。

天然来源的果胶酶广泛存在于动植物和微生物中，但动、植物来源的果胶酶产量低，难于大规模提取制备，微生物由于具有生长速度快、生长条件简单、代谢过程特殊和分布广等优点而成为果胶酶的重要来源。

产生果胶酶的菌种很多，如霉菌、部分细菌和酵母菌等，其中主要以霉菌和杆菌为主。由于真菌中的黑曲霉(Aspergillus niger)属于公认安全级(GRAS，General Regarded As Safe)，其代谢产物是安全的，因此目前市售的食品级果胶酶主要来源于黑曲霉，其最适pH值一般在酸性范围。

目前采用天然菌株生产的果胶酶存在一些局限性，主要包括产酶性能较低、果胶酶的耐温性能较差以及作用pH范围较小等。因此，随着果胶酶应用越来越广泛，迫切需要对果胶酶进行相应的改良，以提高菌种的产酶性能以及提高果胶酶的耐热性能等。

随着分子生物学技术的不断提高，现在越来越多的科研人员正利用基因克隆技术来实现果胶酶在工程菌宿主中进行表达。

本发明所提供了一种酸性果胶酶基因，该基因所表达的果胶酶，具有比活高、耐高温、pH作用范围广等优点，可以广泛应用于各种工业生产，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型酸性果胶酶PEC2。

本发明的另一目的是提供编码上述新型酸性果胶酶的基因PEC2。

本发明的另一目的是提供包含上述新型酸性果胶酶基因的重组载体。

本发明的另一目的是提供包含上述新型酸性果胶酶基因的重组菌株。