[发明专利]一种果胶裂解酶及其制备方法、以及其在制备优良性能天然纤维的应用

说明书

本发明提供了一种果胶裂解酶及其制备方法，以及其在制备优良性能天然纤维的应用，该果胶裂解酶的制备方法为：将基因工程菌株pEASY‑E1‑RP65/BL21或pEASY‑E1‑5P8/BL21接种至改良LB发酵培养液中扩培发酵，随后添加IPTG诱导产果胶酶，获得成熟发酵液后添加蛋白酶抑制剂，超滤收集分子量为10‑50kD或50‑100kD的酶液。将该果胶裂解酶应用于制备优良性能天然纤维，可避免了传统化学法和生物法中天然菌株产纤维素酶损伤纤维的弊端，而且成功制备优良性能的天然纤维。

技术领域

本发明涉及天然纤维制备技术领域，更具体地，涉及一种果胶裂解酶及其制备方法，以及其在制备优良性能天然纤维的应用。

背景技术

果胶酶是指能分解果胶质的一类酶的总称。根据底物及作用方式，果胶酶分为原果胶酶、多聚半乳糖醛酸酶、果胶酯酶、果胶裂解酶。

草本纤维生物提取有菌法和酶法，其本质均是酶催化胶质的降解。果胶酶是草本纤维原料非纤维素降解的引发因子，其催化能力是草本纤维提取的限速步骤。《苎麻生物脱胶技术规范》(NY/T 1537-2007)明确了用于苎麻生物脱胶的菌株需同时分泌包括果胶酶、甘露聚糖酶、木聚糖酶等非纤维素物质降解酶在内的关键性复合酶系。果胶酶作为草本纤维提取的“引发酶”被认为是最关键的因子，通常将果胶酶的酶活高低作为纤维提取酶制剂优劣的一个重要指标。果胶酶降解草本纤维原料起“黏合”作用的果胶质，使细胞结构松散，促进半纤维素酶类和其他脱胶因子的有效渗透，从而提高原料中非纤维素物质的降解效率。

目前，菌法提取获得广泛的应用。专利202010749926.6中使用黑曲霉Aspergillusniger HYA4对菠萝叶纤维进行处理，去除绝大部分木质素和半纤维素等物质；专利202110211453.9以枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、酵母菌中的至少一种经二次富集驯化得到脱胶菌种并用于罗布麻皮脱胶；专利201910749553.X和201510080723.1中分别以胡萝卜软腐果胶杆菌HG-49或芽孢杆菌HG224和拷打相互交替对苎麻进行脱胶；专利201510080723.1中通过卷枝毛霉菌DK1与双氧水联合对亚麻、苎麻、黄麻、红麻或竹的原茎、纤维、纱线或织物进行脱胶处理制备麻纤维。这些微生物菌法提取获得了一定成效，但还存在天然微生物生长周期长、酶活力不高、所产纤维素酶损伤纤维等不足之处。

生物酶法是用酶制剂直接浸渍原料进行纤维提取。酶活性具有选择性和专一性，能准确分解和去除纤维中的非纤维素物质，具有较好的可操作性。那金等(2018)用Bacillus cereus HDYM-02产生果胶裂解酶和果胶酸裂解酶，高效去除了亚麻胶质组分；胡佳丹等(2018)用Ralstonia sp.ZLXH-4产果胶酶对香蕉假茎废弃物进行纤维提取，有效去除大部分胶质，提高了纤维素含量和性能。

随着分子生物学技术的发展，从草本纤维提取高效菌种DCE-01中克隆出果胶酶基因，构建基因工程菌株，用于发酵生产特定的果胶裂解酶具有重要的实际生产意义。

发明内容

基于此，本发明的目的之一在于提供一种果胶裂解酶的制备方法，该方法包括以下步骤：

将基因工程菌接种至含Amp120～150μg/mL的改良LB发酵培养液中扩培发酵，虽有添加IPTG诱导产果胶裂解酶，获得成熟发酵液后添加蛋白酶抑制剂，超滤收集酶液，即得；

其中，所述改良LB发酵培养液的质量比配方为：胰蛋白胨0.7～1.0％+酵母提取物0.4～0.6％+NaCl0.5～1.0％，余量为水；

所述基因工程菌为基因工程菌株pEASY-E1-RP65/BL21或基因工程菌株pEASY-E1-5P8/BL21；

当所述基因工程菌为基因工程菌株pEASY-E1-RP65/BL21时，收集分子量为10～50kD的酶液；当所述基因工程菌为基因工程菌株pEASY-E1-5P8/BL21时，收集分子量为50～100kD的酶液，得到所述果胶裂解酶。