[发明专利]微生物植酸酶的克隆及表达

说明书

本发明是关于微生物植酸酶产品

磷是所有生物体生长所需的一种必需元素。在家畜饲养过程中，必须提供含有无机磷的饲料以使单胃动物(如猪、家禽和鱼)获得良好的生长状况。

相反，反刍动物的饲料无需添加无机磷酸盐，因为其瘤胃中存在的微生物能产生将植酸盐催化转化为肌醇和无机磷酸盐。

植酸盐作为一种贮存磷源实际上存在于所有来自植物的食物中(参见：植酸，化学特性及应用，编辑：E.Graf  Pilatus出版，美国明尼阿波利斯州，MN，(1986))。植酸盐在所有坚果、谷物、豆科植物、油料种籽、孢子和花粉中占1-3％。它的复合盐是植酸钙镁。植酸被认为是一种抗营养因子，因为它能与钙、锌、镁、铁等无机元素螯合，并且还能与蛋白质反应，从而降低蛋白质的生物效价，减少有重要营养价值的无机元素的生物利用性。

植酸盐中的磷通过单胃动物的胃肠道排泄在粪便中。尽管在结肠中能产生一些植酸盐的水解产物，但由此而释放的无机磷毫无营养价值，因为这些无机磷仅仅被小肠吸收了。因此，尽管在饲料中存在有大量的具有重要营养价值的磷，但却没有被单胃动物所利用。

植酸盐的磷排泄在粪便中还会引起其它后果，在过去数十年中，家畜集中饲养极大地增加了，因此，产生的粪便量也相应的增加，由此而引起了世界各地的环境问题。在某种程度上，这是由于粪便中的磷酸盐在表层水中的积累而使这些水中的养份过剩。

由微生物产生的，能催化转化植酸盐为肌醇和无机磷，普通公知的是植酸酶，能产生植酸酶的微生物包括细菌，如枯草杆菌(Bacillus  Subtilis)(V.K.Paver和V.J.Jagannathan，细菌学杂志，(1982)，151，1102-1108)和Pseudonomas(D.J.Cosgrove.澳大利亚生物科学杂志，(1970)23，1207-1220)；酵母菌，如啤酒酵母(Saccharomyces  cerevisiae)(N.R.Nayini和P.Markakis，(1984)LebensmittelWissenscnaftund  Technologie  17，24-26)；以及真菌，如土曲霉(Aspergillus terreus(K.Yamada，Y.Minoda和S.Yamamoto  Agric、Biol、Chem、(1986).32，1275-1282)。其它曲霉菌种也已知能产生植酸酶，这其中，由无花果曲霉Aspergillus  ficuum

产生的植酸酶经测定是具有最高比活性的植酸酶之一，并且比由其它微生物(非公开的观察报道)严生的植酸酶有更好的热稳定性。

向单胃动物的饲料中添加微生物植酸酶的设想已有报道(见Wave，J.H.，Bluff.L和Shieh.T.R.的US，3,297,548号专利(1967)；Nelson，T.S.，Shieh。T.R.Wodzinski，R.J.和Ware，J，H.在营养杂志(1971)上的文章，101，1289-1294)。但是迄今，这一设想的应用尚非商业可行，因为，生产微生物酶类的成本太高(见Y.W.Han，动物饲料科技(1989).24，345-350)。出于经济原因，仍将无机磷加到单胃动物的饲料中。

现已发现微生物植酸酶还有其它工业用途，这些用途的实例如用玉米和小麦之类的谷物工业化加工生产淀粉。包括由湿磨法得到的玉米谷蛋白物料在内的废弃物是作为动物饲料出售的。在浸泡过程中，可以添加植酸酶，对真菌植酸酶，条件(T≈50℃，PH＝5.5)是理想的(参见如Alko有限公司的EP-A-0321004)。从该方法的废弃物得到的动物饲料的优点是含有磷酸盐而不是植酸盐。

还有一种设想是将植酸酶用于大豆加工过程中(参见FinaseTMEnzymes By Alko，Alko有限公司公开发行的产品信息小册子，Rajamaki，Finland)，因为大豆中有较高含量的抗营养因子植酸盐，这就使得该蛋白源不适宜用于婴儿食品、鱼、小牛、和其它非反刍动物的饲料。将这宝贵的蛋白源进行酶催化改性，可以提高它的营养和商品价值。

其它研究者对各种较好特性的植酸酶和改进它们的生产过程及其应用很感兴趣。Ullah发表了一种从野生型Aspergillusficuum)中提纯植酸酶的方法，并且测定了按该提纯方法获得的产品的几个生化参数(Ullah，A，(1988a) PreparativeBiochem. 18，443-458)。由Ullah获得的有关数据列在下表1中。