[发明专利]一种复合酶制剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种黑曲霉液态发酵生产酸性β-甘露聚糖酶和α-半乳糖苷酶的方法。

背景技术

甘露聚糖酶对甘露聚糖原料的分解原理：β-甘露聚糖酶(β-1，4-D-mannanmannohy-drolase，EC 3·2·1·78)是一类能水解含β-1，4-D-甘露糖苷键的甘露聚糖(包括均一甘露聚糖、葡萄甘露聚糖和半乳甘露聚糖)的半纤维素酶，广泛存在于动植物和微生物中。甘露聚糖是以1，4-β-D-吡喃甘露糖苷键连结而成的线状多糖，如果主链某些残基被葡萄糖取代，或半乳糖通过1，6-a-糖苷键与甘露糖残基相连形成分枝。则称之为异甘露聚糖。主要有半乳甘露聚糖(galactornannan)、葡萄甘露聚糖(glucomannan)、半乳葡萄甘露聚糖(galactoglucomannan)。上述物质构成了植物半纤维素的第二大组份，这些物质的降解主要依靠的酶就是β-甘露聚糖酶。完全降解还需要β-甘露糖苷酶(β-mannosidase)、外切β-D-甘露聚糖酶(Exo-β-D杕annanase)、葡萄糖苷酶(glucosidase)，半乳糖苷酶(galactosidase)等支链酶的协同作用。现行的甘露聚糖酶检测底物主要是甘露糖与葡萄糖聚合的甘露聚糖，能够体现出除半乳糖苷酶外的其他全部酶组分的协同效果，但是对于自然界中的半乳糖含量比较多的甘露聚糖原料，此酶还不足以对底物进行彻底的分解，由于半乳糖支链的存在，还会影响到其他酶分子对底物直链部分的分解作用。

甘露聚糖酶在饲料上的应用：β-甘露聚糖酶能将广泛存在于豆类籽实中，可将甘露聚糖等多糖降解为甘露寡糖等低聚糖，不仅消除了甘露聚糖对单胃动物各种营养索的抗营养作用，同时生成的甘露低聚糖在动物肠道中起着重要的调节作用。近年来随着对自然界半纤维素资源的开发应用，微生物β-甘露聚糖酶的开发和利用研究进入了一个新阶段。研究表明在富含β-甘露聚糖的动物饲粮中添加外源β-甘露聚糖酶可以有效消除β-甘露聚糖的抗营养作用，从而提高动物的生长性能。β-甘露聚糖酶的作用机理主要表现在以下几个方面。①降低消化道内容物粘度。甘露聚糖在β-甘露聚糖酶的作用下降解为低聚糖，大大减少了β-甘露聚糖与水分子的相互作用，从而降低肠道内容物的粘度，有利于营养物质的进一步消化吸收。②破坏植物性饲料细胞壁结构，使营养物质与消化酶充分接触。植物细胞中淀粉和蛋白质等营养物质被细胞壁包裹，细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶等组成的一种复杂化合物，单胃动物不能很好地消化这一类物质。饲料中适当地添加能够分解这类物质的酶，可以破坏饲料中存在的植物细胞壁，使营养物质释放出来，提高饲料的营养价值。β-甘露聚糖是半纤维素的主要组成成分之一，添加β-甘露聚糖酶可起到降解细胞壁的作用。③改善肠道微生物菌群和提高肠黏膜的完整性。甘露聚糖的降解产物为甘露低聚糖(MOS)，它能显著地促进动物肠道内以双歧杆菌为代表的有益菌的增殖，减少病原菌在肠道的定植，调节动物的免疫反应，提高肠黏膜的完整性，最终提高动物的生产性能。甘露寡糖可选择性地抑制有害微生物在肠道中的增殖。微生物病原菌的第一步是结合在消化道肠黏膜表面，这种结合是特异性的，其机理为细菌细胞壁表面蛋白如植物凝血素与动物肠道黏膜上皮细胞表面糖脂或糖蛋白的糖残基结合。当肠道内存在一定量的MOS等寡糖时，可结合细菌的植物凝血素，而减少了与肠黏膜上皮细胞结合的机会，这样外源病菌就会被排出体外，根据竞争性排阻作用，促进有益菌在肠道中增殖。④β-甘露聚糖酶能够提高动物的生长性能。β-甘露聚糖酶可有效地改进猪与家禽等单胃动物的生长性能。特别是在应激条件下，β-甘露聚糖酶可使其生长性能显著改善。一般认为类胰岛素生长因子((IGF-I)是畜禽真正的生长调控因子。生长激素(GH)的促生长作用是IGF-I介导的。IGF-I作用于生长组织，刺激细胞对氨基酸的利用从而促进蛋白质的合成，抑制蛋白质的分解，最终导致蛋白质的净增长。

在石油上的应用：在石油进行二次开采时，为打通地下油的通道，采取用瓜尔胶携带沙子支撑细缝，在瓜尔胶在把沙子带入细缝后，要降解成水样，利于油液的渗透。甘露聚糖酶即可起到这样的作用，并且甘露聚糖酶还具有作用时间长，可以调控和减轻环境污染等优点。

国内现在多利用固体发酵生产甘露聚糖酶，发酵产品中除含有需要的酶成分外，还会含有发酵的原料废渣、发酵菌体和杂菌，会影响到产品在饲料上的应用效果；在石油上应用，由于固态残渣过多会堵塞石油的渗透缝隙，达不到疏通地下油道的效果。