[发明专利]一株用于碱性果胶酶生产的工程菌及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株用于碱性果胶酶生产的工程菌及其应用。

背景技术

果胶是植物细胞壁的重要组成成分，包括原果胶，果胶酸和果胶酯酸。果胶物质的存在可以增加植物细胞壁的坚硬度，有利于维持植物的特定外形结构，但增加了对植物进行深加工的工业操作的难度。

果胶酶是指能够分解果胶质的一类酶，普遍存在于自然界的高等植物和微生物中，是重要的工业酶制剂。

碱性果胶酶(EC：4.2.2.2)是一类在碱性条件下，以反式消去作用断开果胶质主链，产生不饱和的寡聚半乳糖醛酸的酶，在纺织工业的麻类脱胶、棉织品精炼等领域内有着广泛的应用。相比于传统的高碱、高温处理手段，使用碱性果胶酶不仅对果胶质有较好的去除作用，对天然纤维素纤维损伤较小，而且可以减少材料消耗和环境负担，为纺织工业开辟了一条绿色清洁之路。

国内对于碱性果胶酶的的研究大多集中在野生产酶菌株的筛选以及发酵条件优化等方面，但野生菌的生产能力与工业应用的需求尚有一定的距离。利用工程菌生产碱性果胶酶可以很好的填补这一空白。近年来，出现了用重组毕赤酵母表达碱性果胶酶的报道，但这种技术发酵周期长、能耗大。因此构建发酵周期短、操作简单的工程菌株成为碱性果胶酶工业化应用的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一株用于碱性果胶酶的工程菌及其应用。

本发明提供的工程菌属于大肠埃希氏菌(Escherichia coli)，命名为BL21(DE3)PGL04，已于2012年1月9日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号)，保藏号为CGMCC No.5697。大肠埃希氏菌(Escherichia coli)BL21(DE3)PGL04 CGMCC No.5697简称大肠埃希氏菌BL21(DE3)PGL04。

所述大肠埃希氏菌BL21(DE3)PGL04可用于生产碱性果胶酶。

本发明还保护一种生产碱性果胶酶的方法，包括如下步骤：

(1)将大肠埃希氏菌BL21(DE3)PGL04接种至发酵培养基，得到OD_600nm＝0.1-0.2(如0.1-0.15或0.15-0.2)的发酵初始体系；

(2)将发酵初始体系进行如下发酵：先35-37℃(如35-36℃或36-37℃)振荡培养3-5小时(如3-4小时或4-5小时)，然后加入IPTG至终浓度为50-100μM(如50-75μM或75-100μM)，25-30℃(如25-28℃或28-30℃)继续振荡培养40-48小时(如40-45小时或45-48小时)，得到碱性果胶酶。

所述发酵培养基制备方法如下：取10-15g(如10-12g或12-15g)胰蛋白胨、15-23g(如15-19g或19-23g)酵母提取物、5-10g(如5-7g或7-10g)氯化钠、10-15g(如10-12g或12-15g)甘油、10-17mM(如10-14mM或14-17mM)磷酸二氢钾和65-75mM(如65-70mM或70-75mM)磷酸氢二钾，用水溶解并定容至1L。

所述发酵培养基的pH可为7.0-7.2(如7.0-7.1或7.1-7.2)。

所述大肠埃希氏菌BL21(DE3)PGL04可以以种子液的方式接种至所述发酵培养基。

所述种子液的制备方法如下：将大肠埃希氏菌BL21(DE3)PGL04接种至种子培养基，35-37℃(如35-36℃或36-37℃)振荡培养至OD_600nm＝3-6(如3-4.5或4.5-6)，即为种子液。

所述种子培养基的制备方法如下：取10-15g(如10-13g或13-15g)胰蛋白胨、5-8g(如5-7g或7-8g)酵母提取物和5-10g(如5-7g或7-10g)氯化钠，用水溶解并定容至1L。

所述种子培养基的pH可为7.0-7.2(如7.0-7.1或7.1-7.2)。

以上任一所述振荡培养可为100-200r/min(如100-150r/min或150-200r/min)的振荡培养。

以上任一所述方法生产得到的碱性果胶酶均属于本发明的保护范围。

所述碱性果胶酶可用于降解多聚半乳糖醛酸。

所述碱性果胶酶可用于以多聚半乳糖醛酸为底物生产不饱和多聚半乳糖醛酸。

所述碱性果胶酶为具有如下功能的物质：在碱性环境(如pH9.4)中，将多聚半乳糖醛酸转化为不饱和多聚半乳糖醛酸。