[发明专利]一种β-木糖苷酶及其应用

说明书

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种β‑木糖苷酶及其应用。本发明提供了一种编码β‑木糖苷酶的基因，β‑木糖苷酶的氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示，编码β‑木糖苷酶的基因的核酸序列如SEQ ID NO：2所示。本发明提供的β‑木糖苷酶具有耐酸性及热稳定性，并且具有协助木聚糖酶水解木聚糖的能力，有利于其在生物质转化过程中的使用。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种β-木糖苷酶及其应用。

背景技术

来自工业和农业活动中的具有木质纤维素组合物废物的污染是主要的环境问题；然而，它们可以是低成本的可再生的起始材料，这种有价值的资源可以用于生产各种化学品和燃料，例如乙醇。为了利用废料中多糖部分生产乙醇，这些木质纤维素需要有效地水解成木糖。

木糖可通过微生物如酵母和假丝酵母念珠菌的发酵将木糖转化为乙醇，并且在啤酒生产过程中，由于生产原料中含有较高的β-葡聚糖及木聚糖，使得生产出来的啤酒会出现酒液混浊，啤酒滤膜堵塞等一系列问题，影响啤酒的质量，同时也使啤酒生产成本提高。通过研究发现利用β-木糖苷酶等酶，可解决上述出现的一些问题，提升啤酒品质，降低啤酒生产成本，因此木β-木糖苷酶在啤酒酿造行业具有潜在的应用前景。

目前，工业化β-木糖苷酶的生产主要通过传统固态发酵和液态发酵两种方法，相比于液态发酵，固态基质中水不溶性成分高，为微生物尤其是丝状真菌提供了良好的附着位点，微生物生长环境良好，酶产量高且酶系丰富。但固态发酵存在一些不可避免的缺点，例如发酵过程中产生过多次级代谢产物，为后期纯化带来困难。基于固态发酵的缺陷，利用毕赤酵母液态发酵异源表达β-木糖苷酶可有效解决上述问题。

然而，现有的β-木糖苷酶的适应pH值在偏酸和中性范围内，对温度的耐受也仅在50℃以下。这使得β-木糖苷酶在能源转化，尤其是生物酒精发酵的过程中受限制。因此发现新型的耐酸耐高温的β-木糖苷酶对工业生产具有重要意义。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。

在本发明的第一方面，本发明提出一种编码β-木糖苷酶的基因，所述β-木糖苷酶的氨基酸序列如SEQ ID NO：1所示，所述基因的核酸序列如SEQ ID NO：2所示。本发明基于PCR的方法克隆了β-木糖苷酶Ao-Xyl的核酸序列，序列分析结果表明，β-木糖苷酶结构基因全长2616bp，前57位为信号肽编码序列，无内含子序列。

根据本发明的实施例，该β-木糖苷酶Ao-Xyl包括870个氨基酸和一个终止密码子，N端分析前19位氨基酸为信号肽序列，去除信号肽后，成熟的β-木糖苷酶的理论分子量为94.51kDa。本发明获得的β-木糖苷酶具有生物活性，酶活力为481.03U/mL，并且具有较好的耐酸性和耐热性；其最适pH值为5.5，在pH 3～7的范围内稳定；最适温度为50℃，在60℃以下范围内具有较高的酶活力。

在本发明的第二方面中，根据本发明实施例，提供了一种表达载体，其包含上述编码β-木糖苷酶的多核苷酸。其中，多核苷酸为DNA序列。

在本发明的第三方面中，根据本发明实施例，提供了一种重组菌株，由前述表达载体转化宿主细胞获得。其中，宿主细胞采用毕赤酵母SMD1168。

在本发明的第四方面，本发明提出了一种制备β-木糖苷酶的方法，其包括下列步骤：

1)以米曲霉基因组DNA为模板，通过设计特异性引物，利用PCR的方法扩增β-木糖苷酶基因序列；其中，米曲霉的保藏编号为CCTCC NO:M2019357，保藏名称为米曲霉Aspergillus oryzae sp.FJ0123；

2)将所述β-木糖苷酶基因克隆到质粒中，得到上述表达载体；

3)将所述表达载体转化宿主细胞，得到上述重组菌株；