[发明专利]一种凝结芽孢杆菌液体发酵产β-半乳糖苷酶的方法

说明书

本发明属于发酵工程技术领域，特别涉及一种凝结芽孢杆菌液体发酵产β‑半乳糖苷酶的方法及其所产β‑半乳糖苷酶。所述凝结芽孢杆菌具体为凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)突变株BR‑171，保藏号为CGMCC No.14413。该菌株能够稳定、高效产β‑半乳糖苷酶，通过50L发酵罐液体深层发酵，同时经补料发酵培养84h，产酶可达4000u/ml以上。所述菌株生产的β‑半乳糖苷酶最适反应pH为5.0，在β‑半乳糖苷酶pH2.5～8.5范围内仍具有80％以上的活力，该酶的pH耐受性范围适合大部分乳制品；β‑半乳糖苷酶最适作用温度为60℃，在65℃下保温2h后剩余酶活仍达到88.4％，具有显著的耐热性；在乳制品行业具有较高的工业价值。

技术领域：

本发明属于发酵工程技术领域，特别涉及一种凝结芽孢杆菌液体发酵产β-半乳糖苷酶的方法及其所产β-半乳糖苷酶。

背景技术：

凝结芽孢杆(Bacillus coagulans)，革兰氏阳性菌，属于硬(或厚)壁菌门。凝结芽孢杆菌分类学上属于芽孢杆菌属，细胞呈杆状，端生芽孢，无鞭毛，分解糖类生成L-乳酸，为同型乳酸发酵菌。最适生长温度为45-50℃，最适pH为6.6-7.0。凝结芽孢杆菌是兼性厌氧菌，在有氧及无氧的环境下都可以生长，能适应低氧的肠道环境，对酸和胆汁有较高的耐受性，能够进行乳酸发酵，产生的L-乳酸能够降低肠道pH值，抑制有害菌，并能促进双歧杆菌等有益菌的生长和繁殖。

β-半乳糖苷酶(EC3.2.1.238)学名为β-D-半乳糖苷半乳糖水解酶，常用名为乳糖酶，该酶能催化半乳糖苷键水解，水解乳糖生成葡萄糖和半乳糖。乳糖是哺乳动物乳汁中特有的糖类，牛奶中绝大多数糖类是乳糖，但乳糖只有被β-半乳糖苷酶水解成葡萄糖和半乳糖后才能被机体小肠粘膜细胞吸收。

β-半乳糖苷酶广泛应用于乳制品行业。在奶类和乳制品加工过程中，加入安全的β-半乳糖苷酶，使其消化为葡萄糖和半乳糖，这样的奶类被称作低乳糖奶。低乳糖奶不仅可以满足正常消费者的需要，更可以满足乳糖不耐症者、先天性β-半乳糖苷酶缺乏者食用乳制品、充分吸收乳制品营养的需要。

β-半乳糖苷酶来源广泛，目前已经商品化的β-半乳糖苷酶主要来源于微生物，包括大肠杆菌(Escherichia coli)、黑曲霉(Aspergillus niger)、米曲霉(Aspergillusoryzae)、克鲁维酵母(Kluyveromyces)、脆壁酵母(Saccharomyces fragilis)等。凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)是经美国FDA批准的一种“普遍认为安全”的乳酸菌，具有快速水解乳糖发酵产酸的特性。目前天然产酶菌株所产的β-半乳糖苷酶的酶活普遍较低，优良天然菌株资源匮乏，因此选育出新型高产酶优良菌株具有重要意义。

发明内容：

为了解决上述问题，本文中将提供具有很好的耐热性的诱变菌株，同时改进了发酵工艺，提高产β-半乳糖苷酶的酶活，对酶制剂工业具有非常广阔的开发潜力和应用前景。

针对目前的天然产酶菌株所产β-半乳糖苷酶的酶活普遍较低，优良的天然菌株匮乏的现状，本发明的目的在于提供一种高产β-半乳糖苷酶的凝结芽孢杆菌菌株。

本发明还提供上述产β-半乳糖苷酶的菌株的应用及其液体发酵方法。

本发明提供的高产β-半乳糖苷酶的菌株具体为凝结芽孢杆菌(Bacilluscoagulans)BR-171。该菌株已于2017年7月13日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC，地址为：中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号,邮编100101)，保藏号为CGMCC No.14413。

所述菌株由从土壤中经筛选分离并经室温常压等离子体诱变筛选获得，具有产β-半乳糖苷酶效率高，稳定性好的特性。

所述菌株经液体深层通气发酵β-半乳糖苷酶的发酵液酶活力在4000U/mL以上。