[发明专利]一种酸性β‑葡聚糖酶NGlu及其基因和应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程及发酵工程领域，具体地，本发明涉及一种β-葡聚糖酶NGlu及其基因和应用。

背景技术

β-葡聚糖广泛存在于植物细胞壁中，是由β-1，3和β-1，4混合的糖苷键连接形成的葡聚糖聚合物，为一种结构性非淀粉多糖(Non-starch polysaccharides，NSP)，尤其在禾谷类(如大麦、燕麦、黑麦和小麦等)的糊粉层和胚乳细胞壁中含量较高。β-葡聚糖分为水溶性和水不溶性两种，水溶性的β-葡聚糖所占的比例较大，可与水形成粘稠状物质，而且β-葡聚糖浓度愈高，粘度越大。

β-葡聚糖酶(β-Glucanase，E.C 3.2.1.73)是一种半纤维素水解酶，主要来源于微生物，包括细菌(芽孢杆菌)、真菌(曲霉、毛霉、木霉等)和瘤胃微生物等。β-葡聚糖酶能水解β-糖苷键形成可溶性的小分子物质，可广泛应用于饲料、啤酒酿造等行业，具有良好的市场应用前景。

1、β-葡聚糖酶在饲料方面的应用

随着我国的饲料工业的迅速发展，饲料原料的短缺问题日益严重，一些非常规饲料原料如大麦、小麦、棕榈粕等也被大量应用，但这些原料中β-葡聚糖等抗营养因子含量较高，一方面由于单胃动物不能分泌内源性β-葡聚糖酶，无法消化利用β-葡聚糖，另一方面β-葡聚糖的存在会使动物消化道中的食糜产生较高的黏稠性，影响其它营养物质的消化吸收，因此β-葡聚糖成为饲料中一种主要的抗营养因子，严重降低了这些原料的消化利用。

β-葡聚糖酶作为一种饲料用酶，可有效地解决饲料原料中β-葡聚糖的抗营养作用，其作用主要包括以下几个方面：

(1)β-葡聚糖酶可以有效降解饲料原料中的β-葡聚糖，提高饲料的消化利用率。

(2)β-葡聚糖酶可改善动物消化道的生态环境和功能。β-葡聚糖酶水解β-葡聚糖后，食糜的粘性大大降低，排空速度提高，减少了肠道内发酵，尤其是厌氧微生物发酵的可能性，从而降低了动物肠道疾病的发生。

(3)促进动物生长，提高机体免疫功能。研究表明，麦类等高水平SNSP基础日粮中添加以β-葡聚糖酶为主的NSP酶后，除了可以加强营养成分的消化吸收外，还能影响动物神经内分泌调节，从而影响代谢，促进生长。

2、β-葡聚糖酶在啤酒酿造方面的应用

啤酒作为一种大众化的低度酒精饮料，消费量呈逐年上升趋势，据统计，2010年中国啤酒产量达到4300万吨，连续9年位居世界第一。

在啤酒生产时需要用到大麦，其中β-葡聚糖含量高达4％-8％，大麦中存在的β－葡聚糖在糖化时会使麦汁黏度增高，易吸附蛋白质等高分子物质，造成麦糟“板结”，从而导致麦汁和啤酒过滤困难，降低麦汁得率；另外，大麦β－葡聚糖不能被酵母利用或分解，易引起啤酒混浊和凝胶沉淀，影响啤酒的稳定性，降低啤酒的品质，β-葡聚糖的残留会造成啤酒酒体混浊、泡沫持久力减少和挂杯力不强。

由于大麦中β-葡聚糖的影响，每年对啤酒行业造成的经济损失估计在20亿元左右，成为困扰啤酒行业发展的一个难题。最近的研究及应用情况表明，β-葡聚糖酶可有效地去除啤酒糖化过程大麦中的β-葡聚糖，可从根本上解决这一问题。

β-葡聚糖酶应用于啤酒生产中，可以分解大麦及麦芽中的β-葡聚糖凝胶，降低啤酒的混浊度，提高啤酒产品质量，从而取得了良好的经济效益。目前，美国、日本、德国、加拿大等国家均已采用β-葡聚糖酶作为啤酒工业的主要酶制剂。

β-葡聚糖酶作为一种啤酒酿造用酶，其作用主要包括以下几个方面：

(1)有效降解大麦胚乳细胞中的β-葡聚糖，增加酵母可发酵产物，提高啤酒生产得率。β-葡聚糖酶可专一性地分解大麦中粘度很高的β-葡聚糖，能够疏松大麦胚乳细胞壁，促进细胞内容物的外溢，提高了酵母对原料的利用率，从而提高了啤酒产量。

(2)降低麦汁粘度，改善过滤性能，提高过滤速度，使过滤后的麦汁清亮度提高。

(3)提高啤酒的胶体稳定性，清除因β-葡聚糖引起的冷混浊。

除了以上应用之外，β-葡聚糖酶还可用于制糖、环保及资源处理等方面，应用前景非常广阔。

本发明提供了一种新型β-葡聚糖酶，并可在毕赤酵母这一真核系统中高效表达，具有重要的工业应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型β-葡聚糖酶NGlu。

本发明的另一目的是提供编码上述新型β-葡聚糖酶的基因GNGlu。

本发明的另一目的是提供包含上述新型β-葡聚糖酶NGlu的重组载体。