[发明专利]一种地衣芽孢杆菌KD-1、其生产的β-甘露聚糖酶及其应用

说明书

本发明涉及一种可以生产耐高温和高稳定性的β‑甘露聚糖酶的地衣芽孢杆菌KD‑1，保藏编号为CGMCC No.18964，本发明还涉及该β‑甘露聚糖酶及其应用。本发明的β‑甘露聚糖酶最适pH 6.0，最适温度60℃；在pH 5.0～9.0和60～80℃，酶的稳定性良好，60℃、70℃和80℃酶的半衰期分别为5.5 h、4.3 h和4.2 h；10mmol/L的Cu²⁺和Mg²⁺明显促进β‑甘露聚糖酶活性，而Mn²⁺明显抑制酶活性，具有很大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种地衣芽孢杆菌KD-1及其生产的β-甘露聚糖酶，同时涉及该β-甘露聚糖酶的应用。

背景技术

β-甘露聚糖酶（β-mannanase，EC.3.2.l.78）能够攻击甘露聚糖骨架的内部 β-1，4糖苷键，释放甘露寡糖。β-甘露聚糖酶广泛存在于细菌、真菌、放线菌、植物和动物中。水解产物甘露寡糖（mannan-oligosaccharide，MOS）不仅能够刺激肠道正常菌群的增殖，抑制病原微生物的生长，对乳杆菌（Lactobacilli）和双歧杆菌（Bifidobacteria）生长有益，还具有多种生物学活性，如增强动物免疫、调节糖脂代谢、促生长和抗氧化等作用，MOS还通过调控肠道微生物增强了二甲双胍的降糖效果。

β-甘露聚糖酶在食品行业应用广泛，如在面团中添加β-甘露聚糖酶处理 15 min的 2.0%魔芋葡甘聚糖，能够显著抑制二硫键的断裂和二级结构的变化，防止面团的水分散失，维持面团的拉伸能力；β-甘露聚糖酶对降低咖啡和果汁的粘度也非常有效。此外，β-甘露聚糖酶作为饲料添加剂应用于养殖业，起到消除抗营养因子的作用，对提高饲料利用率有重要贡献；在造纸工业中，与β-木聚糖酶等半纤维素降解酶类协同使用，不仅能够减少化学漂白剂的用量，减少环境污染，还能提高纸浆白度，改善纸浆性能；在纺织工业中能有效去除纺织品所粘附的多余染料，Singh 2019从Klebsiella pneumoniae SS11菌株中鉴定了一种热和碱稳定的β-甘露聚糖酶，用做洗涤剂添加剂，对于去除因甘露聚糖导致的食品染色效果非常好。

大部分β-甘露聚糖酶的最适温度为 40～75 ℃，但酶的半衰期有很大不同，如B. licheniformis DSM 13菌株的β-甘露聚糖酶50 ℃酶的半衰期 80 h，60 ℃酶的半衰期迅速下降，仅为3 min；嗜热枯草芽孢杆菌B. subtilis （TBS2）酶在60、70、80、90和100 ℃的半衰期分别为6 h、4.2 h、2 h、20 min和12 min；热和碱稳定的K. pneumoniae SS11 β-甘露聚糖酶，70 ℃时酶的半衰期为135.91 min，B. clausii S10的β-甘露聚糖酶，尽管其最适温度75 ℃，70℃ 孵育3 h，残余酶活性大于50%，而80 ℃酶的半衰期为0.5 h。

为了满足β-甘露聚糖酶在食品加工、功能性食品开发、养殖业、医药、造纸等领域的应用，开发耐高温、高稳定性的β-甘露聚糖酶具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以生产耐高温和高稳定性的β-甘露聚糖酶的地衣芽孢杆菌KD-1，同时提供该β-甘露聚糖酶及其在食品及养殖业中的应用。

本发明采用如下技术方案：

一种地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）KD-1，保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏编号为CGMCC No.18964，保藏日期为2019年11月18日。

该地衣芽孢杆菌KD-1可产β-甘露聚糖酶。