[发明专利]一种产耐酸耐高温型木聚糖酶的基因工程菌及应用

说明书

本发明属于基因生物工程领域，具体涉及一种产耐酸耐高温型木聚糖酶的基因工程菌及应用。本发明提供的工程菌株毕赤酵母（Pichia pastoris）GS115‑xyl‑Mut^s‑5经50L发酵罐高密度发酵后木聚糖酶活性达到139.54×10³U/mL。高于市场上现有工程菌的最高酶活6.00×10³ U/mL。且该酶最适反应温度为85℃，最适pH为2.4，为一种新型的耐酸耐高温型木聚糖酶，在饲料加工业中应用前景广阔。

技术领域

本发明属于基因生物工程领域，具体涉及一种产耐酸耐高温型木聚糖酶的基因工程菌及应用。

背景技术

木聚糖是构成半纤维素的重要组分，而半纤维素则是植物细胞壁结构的第二大碳水化合物，在玉米芯、麦麸等农业副产物中含量尤其丰富。木聚糖酶(EC 3.2.1.8)科学命名法称之为内切-1，4-β-木聚糖酶，作为一类糖苷水解酶，负责催化断裂木聚糖中的β-1,4糖苷键，将结构复杂的木聚糖分解成小分子的低聚木糖和木糖。木聚糖酶在诸多领域都有着较为广泛的应用。如用在动物饲料行业中，可分解植物细胞壁，有效缓解由饲料中木聚糖、β-葡聚糖等非淀粉类多糖引起的抗营养作用。此外，还可降低饲料中的纤维黏度，改善饲料的消化吸收效率，提高家禽动物的体重。在面包等食品烘焙行业中，木聚糖酶能将大分子量的水不溶性阿拉伯木聚糖降解为水溶性的阿拉伯木聚糖，与其它酶制剂协同作用来改良面制品的品质；此外还可在纸浆行业中用做生物漂白剂。

然而，大多数工业过程的实现都伴随着高温和极端pH。如在饲料制备过程中，通常需要经过短暂高温(约75～93℃)处理阶段，而市场上在售的木聚糖酶最适温度普遍在40～60℃左右，高于90℃时，酶活完全丧失。不耐高温的特性限制了木聚糖酶的利用。另外，饲料在被单胃动物摄入后，到达肠道才能发挥作用。这就要求木聚糖酶在穿越胃部较强的酸环境到达作用部位小肠后，仍需保持较高活性。而动物胃部pH一般在2～7之间，目前在售的木聚糖酶最适pH一般在5～7，耐酸性差，很难在实际饲料添加过程中发挥优势，长期以来该主要营养成分一直未得到有效利用。所以耐热，耐酸型的木聚糖酶日益受到市场的青睐。研究人员尝试在生物信息学工具的辅助下，寻找编码耐热、耐酸、高活性木的木聚糖酶基因，越来越多的满足这一要求的嗜热微生物被筛选和分离出来，如热解纤维菌属(Caldicellulosiruptor sp.)，嗜热脂肪芽孢杆菌属(Bacillus stearothermophilus)，海洋红嗜热盐菌(Rhodothermusmarinus)，嗜热子囊菌(Thermoascusaurantiacus)，栖热袍菌属(Thermotoga sp.)等。但由于自然筛选的原始菌株的培养条件并不适于工业发酵，且后期对酶的分离纯化复杂，并不适合作为工程菌运用于工业生产当中。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种产耐酸耐高温型木聚糖酶的基因工程菌，所述的菌株已于2018年5月9日送至中国典型培养物保藏中心保藏，保藏编号：CCTCCNO：M2018258，分类命名：毕赤酵母(Pichia pastoris)GS115-xyl-Mut^s-5，地址：中国武汉武汉大学。

本发明的另一目的在于提供一种产耐酸耐高温型木聚糖酶的基因工程菌的应用，包括利用本发明提供的菌株制备木聚糖酶。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术措施：

一种高表达耐酸耐高温木聚糖酶的毕赤酵母工程菌的构建：