[发明专利]一种耐高温耐强碱木聚糖酶及其在废纸脱墨中的应用

说明书

本发明提供一种耐高温耐强碱木聚糖酶及其在废纸脱墨中的应用，耐高温耐强碱木聚糖酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示；编码所述耐高温耐强碱木聚糖酶的基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。一种重组质粒，它包含所述的高温木聚糖酶基因。一种重组菌，它含有所述的重组质粒。所述耐高温耐强碱木聚糖酶在废纸脱墨中的应用。将待脱墨的废纸放入含有0.6~1.2 U/mg 耐高温耐强碱木聚糖酶的缓冲溶液中，在50‑90℃，pH5.0‑12.0条件下进行脱墨反应。本发明提供的木聚糖酶基因利用密码子优化技术实现在大肠杆菌中的高表达；表达的木聚糖酶无纤维素酶活性，具有耐高温、耐高碱性质；该木聚糖酶可应用于废纸脱墨，且具有比商业酶更高的效率，表现出良好的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及基因工程和微生物技术领域，具体涉及一种耐高温耐强碱木聚糖酶及其在废纸脱墨中的应用。

背景技术

半纤维素是仅次于纤维素的第二丰富的可再生资源，其高效应用对于人类解决当前资源危机、能源危机、环境污染等问题具有极其重要的意义。半纤维素结构与组成十分复杂，包括木聚糖、甘露聚糖、阿拉伯聚糖、阿拉伯半乳聚糖和葡聚糖等多种组分。其中木聚糖是细胞中最具代表性的半纤维素，它可以作为再生资源被人们利用。木聚糖是一种复杂的多聚五碳糖，主要由β-1,4-D-木糖苷键连接起来，并带有多种取代基，它的完全降解需要多种水解酶的协同作用。其中最主要的糖苷水解酶是内切-β-1,4-木聚糖酶，它可以降解木聚糖主链的β-1,4-糖苷键。目前木聚糖酶在造纸、食品、饲料、生物转化等行业得到了日益广泛的应用。在造纸工业中，木聚糖酶可以应用于生物制浆，纸浆漂白，废纸脱墨处理等，尤其在废纸脱墨中，与传统的化学脱墨法相比，利用木聚糖酶进行脱墨，不需要大量的化学药品，因而对环境的影响较小，脱墨废水的BOD和COD也较低，而且酶法脱墨的效果与化学法相近，但纤维的物理性能则优于化学法脱墨，因此具有很好的发展前景。

在用木聚糖酶脱墨之前， 纸浆处于大约高温 (55-70℃)及高碱性pH (pH9-11)下。高温和高碱性状态对木聚糖酶制剂提出了严格的要求。许多可商购的野生型木聚糖酶的缺点是这些酶呈现酸性的最佳pH及大约55℃的最佳温度，因而会大大影响脱墨的效果。因此获得新型的具有耐高温及高碱性的木聚糖酶的研究具有重要的价值。

Planomicrobium glaciei CHR43是一种极端嗜冷菌，由于其独特的生存能力，我们推测来自于这种细菌的木聚糖酶很可能具有耐高/低温和高pH适应性。目前关于来源于Planomicrobium glaciei CHR43的木聚糖酶基因及其表达与应用还没有相关的报道。

发明内容

为了弥补现有木聚糖酶温度和pH不能满足工业需求的不足，本发明提供一种耐高温耐强碱木聚糖酶及其在废纸脱墨中的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种耐高温耐强碱木聚糖酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

编码所述耐高温耐强碱木聚糖酶的基因xyn1，其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

一种重组质粒，它包含所述的耐高温耐强碱木聚糖酶基因。

一种重组菌，它含有所述的重组质粒。

耐高温耐强碱木聚糖酶的制备方法，在营养培养基中培养所述的重组菌，收集具有耐高温耐强碱木聚糖酶活性的多肽。

所述耐高温耐强碱木聚糖酶在废纸脱墨中的应用。将待脱墨的废纸放入含有0.6~1.2 U/mg 耐高温耐强碱木聚糖酶的缓冲溶液中，在50-90℃，pH5.0-12.0条件下进行脱墨反应。

进一步优选为，将待脱墨的废纸放入含有1 U/mg 耐高温耐强碱木聚糖酶的缓冲溶液中，在80℃，pH9.0条件下进行脱墨反应。