[发明专利]一种来源于莫哈维芽孢杆菌的低温耐有机溶剂脂肪酶

说明书

本发明提供一种来源于莫哈维芽孢杆菌（Bacillus mojavensis WBRD1.10062302，CGMCC4961）的脂肪酶，该脂肪酶对甲醇、乙醇、丙酮、乙腈、二甲基亚砜、正己烷等多种有机溶剂有较好的耐受性。因而该脂肪酶将具有生物柴油、医药工业、食品、油脂化工、环境保护、洗涤剂、纺织、造纸等多个工业领域的应用价值。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种来源于莫哈维芽孢杆菌的低温耐有机溶剂脂肪酶。

背景技术

脂肪酶(lipase,EC3.1.1.3)是一类特殊的酯键水解酶，广泛存在于动物组织、植物和微生物体中。脂肪酶具有催化疏水性的油脂变成水溶性的脂肪酸和甘油的生物功能，在无机溶剂中保持高催化活力和极强稳定性，以及脂肪酶对底物的广谱性/特殊专一性，赋予了脂肪酶在食品油脂加工、洗涤剂、生物柴油、酯键化合物的合成和手性药物合成等工业的巨大应用价值（CN201010599106）。

在食品油脂加工及油脂化工行业可以利用脂肪酶制取脂肪酸和甘油、进行油脂改性、制备特种油脂、提高中性油得率和制备单甘酯等。该行业对于脂肪酶在温度、催化活性、底物选择性以及有机溶剂耐受性等多个方面特性的需求多种多样。

在洗涤剂中加入脂肪酶具有提高去污能力、降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量、减少环境污染等优点。洗涤剂行业对脂肪酶特性的需求包括在洗涤体系中的良好的脂肪酶活性及稳定性，其最适pH和pH稳定区间均在碱性范围内。另外因为在亚洲的中国、日本都是常温或低温洗涤，因此开发合适洗涤用的低温脂肪酶则成为当前洗涤剂用脂肪酶研究的一个热点。

在生物柴油工业中，酶法生产生物柴油是生物柴油工业化生产的发展方向。该方法的主要瓶颈之一是脂肪酶的热稳定性和对甲醇等短链有机醇的耐受性（李宇扬,孙佩慧,胡基埂等.中国生物工程杂志,2008,28(10):136-140）。另外低温脂肪酶的应用可以大大降低生物柴油反应所需的热能，在节能、环保、安全等方面都可进一步得到改善。如CN200810033414所述，用于全细胞催化生产柴油的基因工程菌由于最适催化温度低而降低了反应所需的热能，有利于节约能源，因此低温脂肪酶的应用将使得生物柴油的生产更加节能。

在医药工业上，可以用脂肪酶来催化有机合成反应，如合成手性胺、硫氮酮等（Jaeger K.E.,Reetz M.T.Trends in Biotechnology.1998,16:396–403），如此就要求脂肪酶具有较强的有机溶剂耐受性、较强的催化活性等。

综上所述，脂肪酶可以应用于食品加工、油脂化工、医药加工、洗涤剂及生物柴油等多个行业。其中低温脂肪酶因为其低温催化活性而可大大降低反应能耗。随着世界能源紧缺，石油价格上涨，节能降耗成为世界范围内亟待解决的热点问题。低温脂肪酶的研究因此在国内外引起广泛关注。发现了许多低温脂肪酶，如Acinetobacter sp.、Bacillussphaericus、Pseudomonas sp.、Serratia marcescens等细菌可产低温脂肪酶，Trichosporon pullulans、Mortella sp.、Yarrowia lipolytica、Yersinia sp.等真菌产低温脂肪酶）。但是这些低温脂肪酶大都热稳定性能较差，这也是其商业化的瓶颈之一（BJoseph,PW Ramteke,G Thomas.Biotechnol Adv,2008,26:457-470）。

与水相催化相比，酶在有机相中的催化反应有许多优点，例如，增加反应物的溶解度、分离简单、改变酶的选择性等，所以某些耐有机溶剂脂肪酶也被广泛地应用于食品、制药、精细化工、有机合成等领域。但脂肪酶在有机溶剂中容易变性或酶活力下降，虽然国内外许多学者已经研究了不同方法来增加酶在有机溶剂中的稳定性，但还是无法满足工业化的需求。因此寻找天然耐有机溶剂的脂肪酶，使其在有机溶剂或含有有机溶剂的环境中具有较高的催化活性，已成为脂肪酶研究领域的一个重要方向。