[发明专利]一种高产窄分布果胶寡糖的黑曲霉和果胶酶及其应用

说明书

本发明提供了一种产窄分布果胶寡糖的黑曲霉及其应用，所述黑曲霉为黑曲霉(Aspergillus niger)1805，其保藏号为：CGMCC No.15670。该菌所产生的果胶酶能使商业化果胶产生聚合度5‑8为主的果胶寡糖产物。

技术领域

本发明属于微生物发酵及其酶工程化应用领域，具体涉及一种高产窄分布果胶寡糖的黑曲霉(Aspergillus niger)1805及所产的果胶寡糖的应用。

背景技术

果胶是一类结构复杂的杂多糖，由D-吡喃半乳糖醛酸以α-1,4糖苷键聚合而成的主链，以鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖、和木糖等组成侧链。主要由均聚半乳糖醛酸(HGA)、鼠李半乳糖醛酸聚糖Ⅰ(RG-I)和鼠李半乳糖醛酸聚糖Ⅱ(RG-II)3个结构区域构成。果胶降解产生的果胶寡糖，具有抗菌、抗肿瘤和抑制毒素等作用，在控制棉花黄萎病、苹果花叶病和辣椒病毒病等方面效果显著。

目前，果胶寡糖制备常用的方法有酸法、酶法、超声波法。酶法降解条件温和、无污染、特异性强，是最为理想的方法。果胶酶是指能够分解果胶物质的多种酶的总称。果胶酶广泛分布于高等植物和微生物中,在某些原生动物和昆虫中也有发现。在微生物中，细菌、放线菌、酵母和霉菌都能合成果胶酶。果胶酶一般分为原果胶酶、果胶水解酶、果胶裂解酶和果胶酯酶。目前果胶酶在食品、纺织、医药、造纸、环境、生物技术、饲料等领域得到广泛应用。随着我国食品工业和饲料工业的逐步发展，对果胶酶的需求也逐渐增长，但是由于我国对果胶酶的研究起步较晚，存在着诸多不足，如酶活力普遍较低、应用效果不佳等，严重影响着果胶酶的开发和生产。近年来国内也重视了果胶酶的应用和开发,特别是许多研究单位对果胶酶产生菌的筛选及诱变进行了积极的研究。目前国内所报道的果胶酶产生菌大多为黑曲霉，虽其果胶酶组分较为齐全，但混合酶的产物较杂，功能活性不清，质量不稳，不能满足国内市场日益增长的需要。可见要提高我国果胶酶制剂的质量，关键因素是要选育出适合于工业生产的产一定纯度特定果胶寡糖的高产菌。

而天然菌株产果胶酶的活力一般都比较低，所得产物分布太广，产品的质量较低。果胶利用菌种的选育具有方法快速、简单、收效明显等特点，因而被广泛应用于产果胶寡糖中。而菌种的发酵产酶水平除了与其原始的生理特性及遗传改良有关外，工艺条件的优化也是充分体现生产性能的必要环节，筛选的菌株要在合适的工艺条件下得以体现，因此有必要对筛选菌的发酵工艺条件进行研究。应用黑曲霉产的果胶酶进行果汁澄清具有安全，高效，经济等特点。同时，对果汁的营养成分影响也很小。本专利以商业化果胶为底物，从甘橙中选出黑曲霉作为出发菌株，通过优化其产酶条件，从而降低发酵产酶成本，获得了高产果胶酶的黑曲霉，具有活性高、稳定性好、产物特异高等特点，可在大规模的果胶相关产业中得以应用。

果胶寡糖是由2～20个α-1,4-D-半乳糖醛酸(GalA)残基构成的一种功能性低聚糖，部分半乳糖醛酸以甲酯的形式存在。黑莓寡糖酵素中的“果胶寡糖”是采用生物酶法降解黑莓鲜果中的果胶所得，具有生物活性功能。抗辐射、抗氧化活性果胶寡糖在生物体内抵抗超氧阴离子自由基(O2-)、羟基自由基(OH)、脂质自由基(RO，ROO)对机体的损伤，从而预防动脉粥样硬化、糖尿病、高血压、癌症、囊型纤维化、帕金森病、老年痴呆症等神经退行性疾病。促进肠道有益菌(双歧杆菌)的增殖活性因肠道内的有益菌群双歧杆菌能专门酵解吸收果胶寡糖，而肠道中其他有害菌群则无能力酵解利用果胶寡糖，故果胶寡糖具有促进双歧杆菌增殖活性，产生解毒排毒、防治腹泻、改善肠环境、预防肠道癌症、延缓衰老等一系列特殊整肠保健功能，提高机体整体免疫力。增强机体免疫力活性果胶寡糖可有效激活和促进机体特异性和非特异性免疫系统，明显增加细胞膜渗出液中一种具有较强免疫活性的巨噬细胞—多形核白细胞的数量，从而激活机体的免疫系统。抗菌消炎具有抗绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、伤寒沙门氏菌等感染以及提高免疫功能低下患者的抗真菌感染能力。除上述之外，果胶寡糖由于难被唾液酶和小肠消化酶水解，人体难以消化吸收，只能被肠道细菌吸收利用，其热量很低，不会导致肥胖；并且低聚糖属非胰岛素所依赖，不会使血糖升高，适合于高血糖人群和糖尿病人食用。