[发明专利]一种转中性植酸酶基因重组乳酸杆菌及其制品和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基因重组技术，特别是一种转中性植酸酶基因重组乳酸杆菌及其制品和应用。

背景技术

植酸酶（Phytase）即肌醇六磷酸水解酶（Myo-inositol hexaphosphate phosphor -hydrotase），是催化植酸（即肌醇六磷酸）及植酸盐水解成肌醇与磷酸（或磷酸盐）的一类酶的总称。植酸的化学名称是环己六醇六磷酸酯。 分子式为C6H18O24P6，构式为C6H6 [OPO(OH)₂] ₆， 它是一种淡黄色或黄褐色的黏稠液体。易溶于水、乙醇、丙酮，几乎不溶于苯、氯仿、醚和己烷。而植酸本身虽然毒性很小， 但却有很强的螯合能力， 因此具有抗营养作用。它在动物胃肠道中会与多种金属离子如Zn²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺等离子螯合并能与蛋白质等形成相应的不溶性复合物(姚斌，范云六. 植酸酶的分子生物学与基因工程. 生物工程学报，2000，16:1～5.)。植酸广泛存在于各种植物中， 在植物性饲料中的磷主要以植酸及其盐形式存在，由于畜禽饲粮中植物性饲料所占比例较大，含植酸磷较高，尤其是油粕、糠麸等含有较高比例的植酸磷，所以研究如何降解饲料中的植酸磷具重要的实践意义。

一般来讲，自然界的植酸酶来源有三种：植物的籽实、微生物和动物的胃肠道。动物胃肠道中的植酸酶来自于肠道微生物区系和肠粘膜分泌的内源性植酸酶。有研究表明，单胃动物肠道黏膜中的内源性植酸酶及肠道微生物产生的植酸酶活性很差，反刍动物瘤胃微生物产生的植酸酶能有效水解植酸盐。因此，反刍动物不用考虑植酸磷的利用问题。植物来源的植酸酶主要来源于植物籽实和植物组织。这些酶的活性较高，但相互之间由于植物来源的不同其活性也有差异。许多研究证明，植物来源的植酸酶不适宜在动物饲料中应用，因为植物来源植酸酶的最佳pH值为5.5，不适合单胃动物胃内的酸性环境。微生物来源的植酸酶是目前植酸酶研究的重点，因为微生物植酸酶的pH值范围较大，比较接近单胃动物的胃肠生理条件。目前用于工业生产植酸酶的微生物主要是曲霉，如无花果曲霉和黑曲霉。真菌的酸性植酸酶主要适用于pH值呈酸性的单胃动物及少数鱼类如虹鳟等，但不适用于消化道呈中性的鲤科鱼类，以及不能在单胃动物pH值呈中性的肠道中表现酶活力，限制了酸性植酸酶的应用范围。因此，研究pH范围大的中性植酸酶成为当代植酸酶研究的热点。

磷是动物必需的一种常量矿物元素，在参与体内正常的新陈代谢中起着重要作用，而且是骨骼的必要成分。畜禽必须从饲料中摄取足够的磷才能维持正常的生命和生产活动，特别是对营养十分敏感的高产动物。磷的添加对配合饲料生产成本及产品质量有重要影响。在谷物、豆类和油料作物等的籽实中，磷的基本贮存形式是植酸磷，占植物中总磷的60%-80%[3]，但其难以被单胃动物利用，从而造成很大问题：首先是磷资源的浪费(Ehrlich KC, Montalbano B G, Mullaney E J, et al. Identification and cloning of a second phytase gene (phyB) from Aspergillus niger (ficuum) . Biochemical and Biophysical Research Communications, 1993, 195:53～57.)。一方面饲料中的磷不能得到有效利用；另一方面为了满足动物的营养需求，又必须在饲料中添加无机磷，提高饲料成本；其次是形成高磷粪便污染环境。饲料中85%左右的植酸磷会被动物直接排出体外，造成水和土壤的严重污染。