[发明专利]突变型纤维素酶及其在玉米青贮中的应用

说明书

本发明提供了一种纤维素酶突变体，其在SEQ ID NO.1的基础上加入了T49K、A66P、C81A、F145S和D146G突变以提供更好的低温和低pH适应性；本发明还提供了该纤维素酶突变体在玉米青贮中的应用。

技术领域

本发明涉及酶工程领域和饲料青贮领域，具体地，本发明提供了一种纤维素酶突变体，其在SEQ ID NO.1的基础上加入了T49K、A66P、C81A、F145S和D146G突变以提供更好的低温和低pH适应性；本发明还提供了该纤维素酶突变体在玉米青贮中的应用。

背景技术

青贮是指在密封条件下，通过青贮原料上附着的乳酸菌放入等厌氧发酵将碳水化合物转化成以乳酸为主的有机酸，使pH下降，抑制有害菌的生长，从而使饲料得以长期保存并优化其营养价值的过程。自古以来青贮就是温带寒带地区冬季畜牧业饲料的主要来源之一，可以青贮的饲料主要有玉米、苜蓿、大麦、燕麦、高粱、紫云英、甜菜、马铃薯等，玉米为我国北方主要饲料青贮品种。

为了提高青贮饲料的质量，玉米青贮中可以添加各种添加剂，常见的添加剂包括酶添加剂、微生物添加剂、化学添加剂等，其中酶添加剂可以辅助饲料中纤维素等多糖成分的降解，帮助微生物生长并提高饲料的营养价值，且酶添加剂没有微生物添加剂容易受到气候条件、发酵条件、保存条件影响的缺点，是一种理想的饲料青贮添加剂选择。

酶添加剂中常用的酶为纤维素酶，也有使用半纤维素酶和果胶酶等的报道。现有纤维素酶的问题主要在于：首先，虽然商品化大量生产的纤维素酶多已属于中性略偏酸性酶（最适pH多在5附近），但这些酶在pH4以下(优质玉米青贮饲料的pH范围)的表现一般不佳，酶活多不足50%；其次，这些现有纤维素酶的最适温度一般较高，在30-40℃的发酵温度下（我国东北地区等寒带地区的发酵温度甚至可能更低），酶活也往往损失过半。因此，寻找新的纤维素酶以提高玉米青贮中酶添加剂的效果是本领域的普遍追求之一。

发明内容

申请人在现有适用的纤维素酶的基础上，通过易错PCR的方式筛选到了一种适低温适低pH的纤维素酶突变体，其用于玉米青贮时能有效改善饲料产品在感官、pH和有机酸方面的品质并能提高其消化性能。

一方面，本申请提供了一种纤维素酶突变体，其在SEQ ID NO.1的基础上有一个或多个氨基酸突变，相比野生型所述突变体有更好的低pH和低温适应性。

进一步地，所述氨基酸突变选自T49K、A66P、C81A、F145S、D146G。

进一步地，所述氨基酸突变为T49K、A66P、C81A、F145S和D146G。

进一步的，所述纤维素酶突变体氨基酸序列为SEQ ID NO.3。

另一方面，本申请提供了一种编码纤维素酶突变体的基因，其在SEQ ID NO.2的核苷酸序列基础上有一个或多个核苷酸突变，相比野生型所述突变体有更好的低pH和低温适应性。

进一步地，所述编码纤维素酶突变体的基因核苷酸序列为SEQ ID NO.4。

另一方面，本发明提供了上述纤维素酶或编码纤维素酶的基因在玉米青贮中的应用。

另一方面，本发明提供了包含上述纤维素酶的玉米青贮添加剂。

进一步地，所述玉米青贮添加剂中还包含微生物成分。

进一步地，所述微生物成分为乳酸菌。

本申请的纤维素酶突变体可以使用对应的编码基因在任何适合的宿主菌中表达生产，包括但不限于里氏木霉，大肠杆菌，枯草芽孢杆菌，酵母菌，本领域技术人员可以根据分子生物学一般知识对基因进行相应改造以提高表达效果。可以将其发酵产物，发酵产物的提纯品或者工程宿主菌用于玉米青贮中。