[发明专利]一种细菌及选育方法和其生产纤维素酶的方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物制造领域，涉及到一种细菌和选育方法，及其生产纤维素酶的方法。

背景技术

纤维素（cellulose）是地球上分布最广、含量最丰富的碳水化合物，也是地球上数量最大的可再生资源，据估计每年由光合作用而产生的植物中纤维素的含量为8.5×10¹⁰吨，相当于世界每年总能源消耗量的四倍（Yung-Chung Lo et al., 2009）。而纤维素这一巨大的可再生资源的有效利用对于解决环境污染、食品短缺、能源危机具有重大的现实意义，同时可以创造可观的经济效益和社会效益（S. M. Read and T. Bacic, 2002）。利用微生物及其代谢产物进行生物转化纤维素，可以被广泛用来生产可持续的生物源产品以取代日益枯竭的化石燃料（Angenent LT et al., 2004; Demain AL et al., 2005; Hoffert MI et al., 2002; Kamm B et al.,2004; Moreira N, 2005）。研究表明使用生物制品和生物能源可以达到二氧化碳零排放（Demain AL et al., 2004; Lynd LR et al., 1999）。

纤维素酶系统是一个复杂的酶体系，对纤维素产生作用的纤维素酶主要有以下三类酶的协同作用，这三类纤维素酶分别为：（1）内切葡聚糖酶（1，4-β-D-glucanglucanhydrolase或endo-1，4-β-D-glucanase，EC3.2.1.4，来自真菌的简称为EG，来自细菌的简称Cen）或称为Cx酶。这类酶作用于纤维素分子内部的非结晶区，随机水解β-1，4糖苷键，产生大量有非还原端的小分子纤维素，因此可以快速降低聚合度，其底物类型一般为无定形纤维素，如羧甲基纤维素（Carboxymethyl cellulose）、磷酸膨胀纤维素等，对结晶纤维素几乎没有降解能力，然而有些内切纤维素酶可以作用微晶纤维素（Avicel）释放大量的还原糖（Zhang Y-HP et al., 2004b）；（2）外切葡聚糖纤维二糖水解酶（1，4-β-D-glucan cellobiohydrolase或exo-1，4-β-D-glucanase，EC3.2.1.91，来自真菌的简称为CBH，来自细菌的简称为Cex）或称为C1酶，这类酶作用于纤维素线状分子的末端，水解β-1，4糖苷键，每次切下一个纤维二糖分子，研究发现外切纤维素酶有些时候也可以从内部切断纤维素链，而且也不是绝对需要链末端的存在（Armand S et al., 1997; Boisset C et al., 2000）。（3）β-葡聚糖苷酶（β-1，4-glucosidase，EC3.2.1.21，简称BG），主要水解纤维二糖和低聚糖，产生葡萄糖或者从可溶性纤维寡糖的非还原末端移去糖残基。

目前对表达纤维素酶的微生物的研究主要集中在以木霉和曲霉为代表的真菌上，真菌作为纤维素酶生产的菌株，世界市场中的纤维素酶有20%是来自木霉属和曲霉属（魏亚琴等，2008）。木霉被公认为是产纤维素酶最高的菌种之一，是当前生产上应用较多的菌种，真菌作为纤维素酶生产菌株，具有纤维素酶产量高、分泌胞外酶，有利于分离纯化、产纤维素酶系组分较齐全，利于对纤维素的降解等优点。但是，由于真菌产纤维素酶的生产周期长；纤维素酶的比活性低；分泌的纤维素酶以酸性纤维素酶为主，不利于在纺织工业等方面的应用，这些缺点在一定程度上都限制了真菌纤维素酶的应用。

多数细菌表达的纤维素酶一般不分泌到胞外，这样不利于纤维素酶的分离纯化，且相对于真菌产纤维素酶产量较低，但是许多纤维素降解细菌，特别是瘤胃厌氧菌产生的纤维素酶的比活性较高，同时细菌产纤维素酶的周期短，一般2天左右即可完成发酵，细菌产中性纤维素酶和碱性纤维素酶具有特殊的工业用途，因此细菌纤维素酶的应用越来越广泛。

本发明旨在从牛瘤胃液中筛选出纤维素降解微生物，并利用微生物发酵代谢产生纤维素酶组分，利用多种纯化方式分离其中主要的纤维素酶组分。

发明内容

本发明有以下三个目的：

（1）提供一种纤维素降解微生物潮湿纤维单胞菌（Cellulomonas uda）NJ0807。

（2）提供一种上述菌株的选育方法。

（3）提供一种利用上述菌株生产纤维素酶的制备方法。

本发明目的（1）是这样实现的：