[发明专利]一种来源于放线菌(Streptomyces rameus L2001)的耐热木聚糖酶基因及其产物木聚糖酶Xyn A

说明书

技术领域

本发明涉及一种来源于放线菌(Streptomyces rameus L2001)的耐热木聚糖酶的基因及其产物木聚糖酶XynA的应用。 

技术背景

木聚糖(xylan)主要是由五碳的D-吡喃型木糖(xylopryanose)通过β-1，4-糖苷键以不同聚合度形成的不均一多糖，是植物半纤维素主要成分，是构成植物细胞壁的重要组成成分，占被子植物细胞壁干重的15％-30％，占裸子植物细胞壁干重的7％-12％，木聚糖广泛存在于植物根、茎、叶、花和果实中，占植物总的生物量的20％-40％，是自然界中仅次于纤维素的最丰富的可再生有机资源。 

木聚糖除了含有聚合度不同的木糖外，还同其它多糖以多种糖苷键共价交联，同时还存在大量的支链取代基，完全降解需要一系列的酶协同作用，其中起主要作用的是β-1，4-内切木聚糖酶，以内切的方式破坏木聚糖主链的糖苷键，释放寡聚木糖和少量的木糖单体，其次需要β木糖苷酶，作用寡聚木糖的还原端，释放木糖单体，另外还需要降解支链的α-L-呋喃阿拉伯糖苷酶(α-L-arabinofuranoside，EC 3.2.1.55)，α-D-葡萄糖醛酸酶(α-D-glucuronidase，EC 3.2.1.139)，乙酰木聚糖酯酶(acetyl xylan esterase，EC 3.1.1.72)和酚醛酸酯酶(phenolic acid esterase)(包括阿魏酸酯酶和p-香豆酸酯酶)等木聚糖酶的参与。 

木聚糖酶目前被报道广泛存在于动物植物中，包括真菌，细菌，藻类，甲壳动物，蜗牛，藻类利陆生植物，其中丝状真菌，细菌以及放线菌是主要的生产者，包括：丝状真菌的木霉属(Trichoderma sp.)，腐质酶属(Humicola sp.)，链孢霉属(Neurospora sp.)，曲霉属(Aspergillus sp.)，镰孢属(Fusarium sp.)，青霉属(Penicillium sp.)和胶霉属(Gliocladium sp.)。细菌的放线菌包括S.actuosus，S.cyaneus，S.halstedii，S.matensis，S.olivaceoviridis，S.roseiscleroticus，S.thermoviolaceus，S.viridosporus. 

木聚糖酶具有广泛的应用价值和前景，其主要在造纸，饲料和食品工业得到广泛应用，在纺织、生物能源、化妆品、医药保健品等领域也有良好的应用前景。 

在造纸工业中，传统的化学漂白法采用氯化物在碱性条件下去除木质素，一方面产生大量的有毒利强致癌化合物，二是在后处理过程中又消耗大量的能源，木聚糖酶的应用能够增强漂白效果和减少后续氯化物的用量，实际使用不仅大大降低了环境污染，还改善了纸张的性能，提高了纸张的质量。在分离自然的木聚糖酶的工作基础上，研究人员也在通过生物工程和基因工程的方法对木聚糖酶进行改造，试图进一步获得更适合造纸工业生产所用的木聚糖酶。 

在饲料工业中，非反刍动物消化道中由于缺少木聚糖酶等消化半纤维素酶，对饲料中丰富的半纤维素物质无法利用，造成饲料利用效率低，动物消化道疾病增加以及粪便污染环境等不良后果，在饲料中添加木聚糖酶等分解半纤维素的酶类，可以提高动物对饲料的利用效率，减少动物的肠道疾病，提高成活率，减少粪便污染。 

在食品工业中，木糖的甜度是蔗糖的40％，在人体内不会造成葡萄糖的水平升高，因此可以作为糖尿病患者和肥胖患者的甜味剂，此外，作为难发酵型糖，不容易造成龋齿，因此也是儿童食品的甜味剂，在面包生产上，添加木聚糖糖浆，可以改良面包色泽，增加香味，保持面包水分等效果，这些都是木聚糖酶在食品工业中的应用方向。 

在纺织工业中，木聚糖酶在苎麻脱胶中起重要作用，作为优良的纺织原料，苎麻在我国纺织产业中有一定的地位，在生产过程中，重要的一步是脱胶，传统方法采用高温强酸强碱法，污染环境，且破坏纤维降低品质，我国科研人员将木聚糖酶和果胶酶配合使用，创造出酶法脱胶法，改善了劳动环境，提高了产品品质，而且大大减轻了环境污染。 

在能源工业中，由于木聚糖是地球上仅次于纤维素的第二大可再生有机物，在生物质能源的生产上具备了潜在应用前景。 

在化妆品，木聚糖酶作用木聚糖，产生的寡聚合的木聚糖，具有很好的保水效果，可用于化妆品保持皮肤水分。 

在制备医药和保健品种行业中，木聚糖酶作用木聚糖产物单独或者和其它寡聚糖(如果聚糖)混合服用，产生的寡聚合的木聚糖可以改善人体肠道的菌群平衡，有助于良性细菌的繁殖，改善人的消化功能。