[发明专利]一种高产耐高温木聚糖酶的球状芽孢杆菌及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种高产耐高温木聚糖酶的球状芽孢杆菌及其应用，属于应用微生物技术领域。

背景技术

木聚糖酶(Xylanase E.C3.2.1.8)是一种主要的木聚糖降解酶类，其通过内切方式降解木聚糖中的β-1,4木糖苷键，水解产物大多为低聚木糖，并伴有少量的木糖和阿拉伯糖。木聚糖酶具有广泛的应用前景，在造纸工业方面：木聚糖酶可作为生物漂白剂替代传统的化学漂白，从而大量降低氯的用量，减轻造纸对环境的污染，木聚糖酶作为“制浆酶”已广泛应用于西方发达国家，带来了良好的经济和社会效益；木聚糖酶在食品行业被广泛用于面制品、果汁等食品制作以及木寡糖的制备生产；发酵产业中，木聚糖酶被广泛用于小麦等发酵原料的糖化处理上；饲料行业作为一类饲料添加酶，可有效提高饲料营养。木聚糖酶已经成为酶制剂生产行业中的一个重要产品，市场对于其需求量也呈现与日俱增的趋势。

此外，通过对目前市场上应用木聚糖酶的整体环境分析可以发现，木聚糖酶剂的应用环境大多处于高温条件，例如造纸过程，需要高温操作以除去木质素等；食品生产过程一般需要高温灭菌等操作。研究发现，木聚糖酶的最适反应温度一般低于45℃，因此木聚糖酶在上述过程中投入使用前需要提前降温以提高酶的催化活性，这些操作不仅耗能也极大地阻碍木聚糖酶的应用发展。因此，获得高产耐热木聚糖酶菌株并将其投入于实际发酵生产具有广阔的研究和应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种高产耐高温木聚糖酶的球状芽孢杆菌及其在发酵产耐高温木聚糖酶中的应用，具有很大的推广价值。

高产耐高温木聚糖酶的球状芽孢杆菌，分类命名为球状赖氨酸芽孢杆菌Xyn-1(Lysinibacillus sphaericus Xyn-1)，已在中国典型培养物保藏中心保藏，保藏编号为：CCTCC M2014183，保藏日期为2014年5月5日，地址：中国武汉武汉大学。

本发明菌株的筛选方法如下：

筛选培养基配方：蛋白胨10g，酵母膏3g，NaCl5g，木聚糖4g，琼脂粉15g，蒸馏水1000mL，pH8.0，灭菌121℃，20min。

采集位于南京工业大学生物甲烷生产车间周围的农用秸杆堆肥不同位置若干份样品接种到上述筛选培养基中，55℃培养24～48h，用0.1％刚果红溶液处理30min，再用1mol/L NaCl溶液脱色，然后选取培养基上透明圈较大且水解圈明显的菌株作为初筛菌株；随后，对初筛菌株的发酵产酶能力进行验证，以木聚糖为底物，基于DNS法测定酶活，选取产量最高的一株菌株Xyn-1，其初始发酵水平为3245.5IU/mL。

生理生化特征：菌株Xyn-1的生长以OD₆₀₀的吸光度值表示，通过细菌对数时期单位内数量的增长计算生长代时为3.0h。菌株的分子生物学鉴定表明，菌株Xyn-1的16S rRNA基因序列在GenBank的注册号为KJ755851，与其最相近种属Lysinibacillus sphaericus的相似性为91％，为一新种属细菌，命名为球状赖氨酸芽孢杆菌Xyn-1(Lysinibacillus sphaericus Xyn-1)。该菌株已于2013年5月5日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号分别为：CCTCC M2014183。

所述的高产耐高温木聚糖酶的球状芽孢杆菌在发酵产木聚糖酶的应用。

所述的高产耐高温木聚糖酶的球状芽孢杆菌在降解秸秆半纤维素中的应用。

应用的具体步骤如下：

1)将菌株进行斜面培养，置于37℃下，培养48～72h，采用牛肉膏蛋白胨培养基，具体配方：牛肉膏3.0g，蛋白胨10.0g，NaCl5.0g，琼脂20g，溶解在1000mL蒸馏水中，pH7.4-7.6。将上述斜面培养的菌株划线接种灭菌的LB培养基中(蛋白胨10g，酵母提取物5g，NaCl10g，溶解在1000mL蒸馏水中，pH7.0～7.2)，37℃条件下200～250r/min培养12h，利用细胞计数板测定菌液浓度，并将其稀释至菌悬液浓度5×10⁶个/mL。