[发明专利]一种巴伦葛兹类芽孢杆菌β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种巴伦葛兹类芽孢杆菌β‑N‑乙酰氨基葡萄糖苷酶及其编码基因与应用。本发明提供的β‑N‑乙酰氨基葡萄糖苷酶PbNag39的酶学性质优异，对几丁二糖的比酶活为28.3U/mg，水解几丁寡糖的终产物均为N‑乙酰氨基葡萄糖。将该β‑N‑乙酰氨基葡萄糖苷酶与几丁质酶协同水解几丁质粉末，可高效制备得到N‑乙酰氨基葡萄糖。本发明的β‑N‑乙酰氨基葡萄糖苷酶具有比酶活高、热稳定性好和水解特性优异的特点，能在较广泛的pH范围内稳定并发挥催化作用，在几丁质转化中具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种巴伦葛兹类芽孢杆菌β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶及其编码基因与应用。

背景技术

几丁质是β-N-乙酰氨基葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的线性多糖，广泛存在于自然界中，其含量仅次于纤维素。几丁质广泛存在于甲壳纲动物虾蟹的甲壳、昆虫的外壳以及植物和真菌的细胞壁中(LvY.M.,Laborda P.,Huang K.,et al.Highly efficientand selective biocatalytic production of glucosamine from chitin.GreenChemistry,2017,19:527-535)。几丁质降解酶系按酶切位置和作用方式不同可分为内切几丁质酶(endochitinase，EC 3.2.1.14)、外切几丁质酶(exochitinase，EC 3.2.1.14)和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(β-N-acetylglucosaminidase，EC 3.2.1.52)。内切几丁质酶能随机水解几丁质主链中β-1,4-糖苷键，产生低分子量的几丁寡糖，而β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶则从几丁寡糖的非还原端逐个切下N-乙酰氨基葡萄糖。

根据氨基酸序列的同源性，现有β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶分属于糖苷水解酶3、20、84和116家族。迄今，绝大多数β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶属于糖苷水解酶3、20和84家族，少数属于糖苷水解酶116家族，糖苷水解酶18家族的β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶尚未见报道。

N-乙酰氨基葡萄糖长期以来广泛应用于食品、医药和化妆品等行业(Chen J.K.,Shen C.R.and Liu C.L.N-Acetylglucosamine:Production andApplications.MarineDrugs,2010,8:2493-2516)。传统上，N-乙酰氨基葡萄糖是通过酸水解几丁质产生，产生的大量酸性废弃物会导致严重的环境污染(Patil N.S.and Jadhav J.P.Enzymaticproduction of N-acetyl-D-glucosamine by solid state fermentation of chitinaseby Penicillium ochrochloron MTCC 517 using agriculturalresidues.International BiodeteriorationBiodegradation,2014,91:9-17)。因此，N-乙酰氨基葡萄糖的绿色生物生产具有重要的意义和应用价值。近年来，酶法制备N-乙酰氨基葡萄糖因其高效无污染而被广泛关注。如专利号2015107793579利用几丁质酶与几丁质的亲和吸附可高效生产N-乙酰氨基葡萄糖。Suresh等(Suresh P.V.and KumarP.K.A.Enhanced degradation of a-chitin materials prepared from shrimpprocessing byproduct and production of N-acetyl-D-glucosamine by thermoactivechitinases from soil mesophilic fungi.Biodegradation,2012,23:597-607)利用几丁质酶和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶水解几丁质粉末生产N-乙酰氨基葡萄糖，得率为23.7％。