[发明专利]一种重组植酸酶基因、产朊假丝酵母植酸酶工程菌及应用

说明书

本发明公开了一种重组植酸酶基因、产朊假丝酵母植酸酶工程菌及应用，所述重组植酸酶基因的核苷酸酸序列为SEQ ID NO.1所示。产朊假丝酵母是饲料加工、动物养殖、食品发酵和酿造、谷胱甘肽、维生素B等多个应用生产中的重要的酵母菌，但是该菌没有植酸酶活性，不能对含有大量植酸的玉米、豆粕等饲料、食品、发酵工业的植物性原料中的植酸进行有效的降解和利用，不但造成磷资源的浪费，同时引起环境污染。本发明构建了表达植酸酶的产朊假丝酵母基因工程菌，能够对上述含植酸磷的植物性原料进行加工处理，促进磷的释放和吸收，节约磷资源，提高经济效益并减少环境污染。

(一)技术领域

本发明涉及一种重组植酸酶基因，工程菌及水解植酸磷的应用。

(二)背景技术

植酸又名肌醇六磷酸或环己六醇磷酸酯，广泛存在于植物籽实中，是植物性饲料中磷元素的主要储存形式，但植酸磷不能被动物直接吸收利用，必须在消化道内先水解为无机磷酸盐。猪、鸡等单胃动物以及水产动物尤其是鱼类消化系统中缺乏内源性植酸酶，无法利用饲料中的植酸磷，大部分随粪便排出，造成严重的环境污染，还造成磷的浪费。同时，植酸和矿物质，蛋白质，淀粉等物质结合，阻止动物对这些物质的吸收。

植物种子等食品、饲料原料中以植酸的形式储存着大量的磷，约占每年肥料中磷总量的65％(Lott J et al.Phytic acid and phosphorus in crop seeds and fruits:aglobal estimate[J].Seed Sci Res,2000,10:11-33.30)。特别是家禽饲料含有植酸磷2.5-4.0g/kg(Ravindran V.Phytases in poultry nutrition:An overview[J].ProcAustPoultSciSymp,1995,7:135-139.)。如果充分利用这些植酸磷，将大幅减少全球的磷矿石这种不可再生资源的消耗。很多豆类和谷类食品中含有植酸，而植酸会抑制人体对金属离子的吸收导致人体金属离子的缺乏。研究表明在食品中添加植酸酶可以提高人体矿物质吸收率，铁的利用率提高达67-98％。

植酸酶可以水解植酸和植酸盐中磷酸单酯键，生成肌醇与磷酸(或磷酸盐)，从而促进植酸磷的释放和动物吸收。因此，将植酸酶作为饲料添加剂可以提高动物对于这些营养物质的消化吸收。近年来，植酸酶添加到饲料中，可以显著降低外源无机磷的使用，也同时降低了畜牧生产区域的无机磷污染。

为解决上述问题，利用基因工程开发表达植酸酶的转基因植物、微生物工程菌成为研究和应用的热点。相关的一些专利如下：

1、一种高耐热性植酸酶酵母工程菌及其构建方法(CN103205443B)

2、一株高产耐热植酸酶的毕赤酵母工程菌(CN201710913139)

3、一株表达植酸酶的酿酒酵母工程菌及其应用(CN201510189521)

4、甲醇利用型植酸酶高效表达酵母工程菌的构建方法(CN200410009775)

这些专利都是以毕赤酵母(Pichia pastoris)或酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)为宿主，进行植酸酶转基因工程菌构建。在饲料发酵生产中，毕赤酵母很少应用，基因工程菌的毕赤酵母以甲醇为诱导物进行基因表达，但是甲醇有毒性，发酵过程中不能被毕赤酵母彻底利用，不能用于饲料原料的发酵生产。酿酒酵母及其基因表达系统比较安全，可以应用于饲料原料加工，但是酿酒酵母繁殖慢、生物量较低，工业化生产中的培养基成本高，产生的活性物质含量低。

产朊假丝酵母(Candida utilis)又叫产朊圆酵母或食用圆酵母，是公认的生物安全菌，广泛应用于食品发酵、饲料生产。该菌产生的蛋白质、B族维生素、核酸、谷胱甘肽等重要营养及活性物质的含量都比酿酒酵母高，它能以尿素、硫酸铵等作为氮源，能利用五碳糖和六碳糖，既能利用造纸工业的亚硫酸废液，还能利用糖蜜、木材水解液等非常廉价的原料生产出人畜可食用的蛋白质。