[发明专利]一种二糖外切型β-甘露聚糖水解酶及其应用

说明书

本发明涉及一种外切型β‑甘露聚糖水解酶，该酶的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。该酶既能降解葡甘聚糖，也能降解半乳甘露聚糖，其最终主产物是还原端以甘露糖单元为主的一系列寡糖。该酶降解纯甘露聚糖时，从非还原端开始，以甘露二糖(M2)为单元持续切割糖链，因此该酶适合专一性制备甘露二糖。此外，该酶的寡糖终产物甘露二糖或甘露糖的摩尔数与底物糖链的摩尔数一致，因此该酶具有分子计数器的功能。

技术领域

本发明涉及生物技术领域；具体地说，本发明涉及一种二糖外切型甘露聚糖 酶及其编码基因与应用。

背景技术

半纤维素是构成植物细胞壁的结构多糖，通常与纤维素和木质素紧密结合， 形成木质纤维素生物质。在半纤维素的众多组成类型中，甘露聚糖(mannan)和木 聚糖(xylan)这两种多糖与人们的生活密切相关，它们主要应用于食品、医药、纺 织、制浆造纸以及生物燃料等工业领域。甘露聚糖是自然界中含量第二高的半纤维 素，它是一类具有复杂结构的多糖，根据糖单元组成结构不同，可分四类：纯甘露 聚糖(pure mannan)、葡甘聚糖(glucomannan)、半乳甘露聚糖(galactomannan)以及 半乳葡甘聚糖(galactoglucomannan)。

这些甘露聚糖，除了以甘露糖单元为主成分的共性特征之外，其多糖骨架结 构还具有多种糖单元随机杂聚、局部组成模块化等复杂性特征，且甘露聚糖的侧链 结构也具有类似特征。因此，要想彻底地降解这些聚糖，就需要多种类型酶(酶系) 的协同作用。

相比化学或物理学方法，酶法降解甘露多糖从而制备寡糖的策略，具有因反 应条件温和而可控性强、因底物选择性清晰而产物明确等优点。因此，作为寡糖制 备的工具酶甘露聚糖酶具有重要的研发价值和的经济价值。目前，β-甘露聚糖酶已 广泛应用于食品、动物养殖、造纸、生物燃料和石油钻探等各个领域。在食品行业， β-甘露聚糖酶作为饲料添加剂，可作用于食物中的甘露聚糖，辅助产生甘露寡糖益 生元。在洗涤剂行业中，许多类型的日化产品和食品，如发胶、洗发水、护发素、 牙膏、冰淇淋和烧烤酱等，都含有一定量的甘露聚糖成分作为增稠剂或稳定剂，而 这些成分一旦形成污渍，通常难以去除。如果通过β-甘露聚糖酶水解甘露聚糖进行 处理，则从难溶多糖变成易溶于水的寡糖片段，从而更容易去除污渍。在造纸业、 纸浆和纸的行业中，使用β-甘露聚糖酶可以促进纸浆中木质素的去除，产生与碱预 处理相当的结果，且可以很大程度上减少环境污染。

目前，虽然关于β-甘露聚糖酶的专利申请及科研文献数量较多，但关于β-甘露 聚糖酶的底物选择机制、多糖/寡糖底物的降解模式、寡糖产物的生成特性，及其 与催化机制的内在联系等基础研究则相对较少。这种不足则造成两方面的行业困 境：(1)目前虽然有一定数量的甘露聚糖酶产品已经实现了产业化和商品化销售， 但可以精确应用的工具酶的数量和类型都极其稀少；(2)酶资源的深入开发与定向 改造缺少指导性的理论和技术借鉴，这在一定程度上限制了工具酶的研发水平。

综上，为满足工具型甘露聚糖外切酶的重要应用需求，亟需从加大酶学新资 源开发、加强酶的核心应用价值与应用特色分析，并探讨分子酶学改造所需新型指 导理论与技术途径等多个角度和层次，全面地开展相关的研究与探索。

发明内容

针对现有技术的不同，本发明提供一种二糖外切型β-甘露聚糖水解酶 Man02066及其编码基因与应用。

在第一方面，本发明提供一种外切型β-甘露聚糖酶，其氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。

在优选的实施方式中，所述外切型β-甘露聚糖酶降解含有糖链分支的甘露聚糖或没有糖链分支的线性甘露聚糖；优选地，所述外切型β-甘露聚糖酶降解没有糖链 分支的线性甘露聚糖。

在优选的实施方式中，所述甘露聚糖是葡甘聚糖、半乳甘露聚糖、纯甘露聚 糖；优选纯甘露聚糖。