[发明专利]一株高产壳聚糖酶的菌株SH-50及其应用

说明书

本发明公开了一株高产壳聚糖酶的菌株SH‑50及其应用，属于微生物发酵技术领域。所述的高产壳聚糖酶的菌株，命名为水丛毛单胞菌(Comamonas aquatic)SH‑50，于2021年01月21日保藏于位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.21696。本发明用野生SH‑50菌株经高密度发酵得到的壳聚糖酶粗酶液的酶活为46.4U/mL。利用壳聚糖酶制备低分子量壳寡糖过程中，壳聚糖酶酶液与含有Mn²⁺的壳聚糖溶液复配后，酶活可达768.4U/mL，具有良好的工业化前景。

技术领域

本发明属于微生物发酵技术领域，涉及一株高产壳聚糖酶的菌株SH-50及其应用。

背景技术

壳聚糖是由几丁质分子链上C2位脱去乙酰基得到的多聚糖。一般来说，脱乙酰度大于55％就可称之为壳聚糖。壳寡糖则是将壳聚糖经特殊技术降解得到的聚合度在2-20之间的寡糖产品，平均分子量为500-10000。壳寡糖是自然界中唯一带有正电荷的碱性寡糖，具有良好的水溶性、生物相容性以及生物活性；其独特的生理功能，使其在医药、食品、保健品、化妆品、农业和水产养殖等领域得到了广泛应用。目前市场上大多数壳寡糖的制备仍采用酸降解或者氧化降解等方法，这些方法工艺复杂，存在污染环境的风险，且得到的寡糖分子量较大，溶解性差以及生物活性低。壳聚糖酶可以定向催化水解壳聚糖的β-1,4-糖苷键，是一种专一性水解壳聚糖的酶蛋白，广泛分布于细菌、真菌、病毒以及植物中。酶解法不仅反应条件温和、副产品少、产率高、无污染，而且降解产物的分子量易于控制。

自然界中有许多微生物含有壳聚糖酶基因，但大部分野生菌株产酶活性极低；仅少部分壳聚糖产酶活性高于10U/mL。正因为如此，目前制备高活性壳聚糖酶的方法主要是通过基因重组将壳聚糖酶基因异源表达至大肠杆菌或酵母中获得。公开号为CN112111473A的中国发明专利申请公开了一种具有高活性的壳聚糖酶及其制备和应用，通过基因工程在大肠杆菌中异源表达壳聚糖酶基因，再通过细胞破壁等收集粗酶液，最终粗酶液酶活达到683U/mL。公开号为CN111235131A的中国发明专利申请一种壳聚糖酶及其应用，通过已知的GH5家族壳聚糖酶基因在大肠杆菌中异源表达，使最终酶活达到898.6U/mg。公开号为CN111893125A的中国发明专利申请公开了一种壳聚糖酶基因、壳聚糖酶及其制备方法和应用，该专利申请通过将已知的壳聚糖酶基因序列在毕赤酵母中高效诱导表达，诱导酵母产酶，144h后酶活达到1150U/mL。其中大部分壳聚糖酶的异源表达是通过大肠杆菌获得，但大肠杆菌产胞内酶，易形成包涵体，提取过程较繁琐费时；也有部分报道通过酵母超表达获得胞外壳聚糖酶，但酵母产酶周期往往较长。目前，直接通过野生菌株获得壳聚糖酶，再利用该壳聚糖酶在一定工艺条件下制备壳寡糖的相关报道较少，且新来源的壳聚糖酶产生菌因其壳聚糖酶性质的不同，使得降解产物中寡糖聚合度分布和功能存在差异。因此，在工业化生产壳寡糖及其相关产品过程中，提供一种高产壳聚糖酶的新型菌株，并提供成本低廉、环境友好的壳寡糖制备工艺，具有很好的应用前景和优势。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一株高产壳聚糖酶的菌株。

本发明的第二个目的在于提供一种壳聚糖酶，由上述高产壳聚糖酶的菌株发酵得到；所述的壳聚糖酶属于诱导酶，且产物中不具有单糖，证明该酶为内切酶。

本发明的第三个目的在于提供上述高产壳聚糖酶的菌株或壳聚糖酶在制备低分子量壳寡糖中的应用。

本发明的第四个目的在于提供一种利用上述壳聚糖酶制备壳寡糖的方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一株高产壳聚糖酶的菌株，命名为水丛毛单胞菌(Comamonas aquatic)SH-50，于2021年01月21日保藏于位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏编号为CGMCC No.21696。