本发明专利技术公开一种嗜碱微球菌及其产生的碱性木聚糖酶和应用。该嗜碱微球菌，是从深圳红树林土壤中筛选得到的产碱性木聚糖酶菌株。本发明专利技术还公开了上述嗜碱微球菌产生的碱性木聚糖酶，该酶具有pH适应范围广，耐热、碱、金属离子和表面活性剂等适用于造纸等工业的优良酶学特性，可在造纸等工业中应用。本发明专利技术的嗜碱微球菌属于耐碱的极端微生物，可在高碱性条件下培养，具有可有效抑制杂菌污染，有利于大规模的发酵生产的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种嗜碱微球菌及其产生的碱性木聚糖酶和应用
本专利技术属于生物
，特别涉及一种嗜碱微球菌及其产生的碱性木聚糖酶和应用。
技术介绍
木聚糖酶，广泛分布于细菌、真菌、酵母、放线菌、反刍动物瘤胃、蜗牛、甲壳动物、陆地植物组织和各种无脊椎动物中，其中细菌来源的中性或碱性木聚糖酶具有较高的耐碱性和热稳定性。木聚糖酶具有广泛的应用，在造纸工业中，可应用于纸浆漂白、废纸脱墨；在饲料行业中，木聚糖酶可降低小麦型日粮水溶性木聚糖导致的食糜黏性增高，从而提高消化酶对底物的作用效率，同时木聚糖酶可作用于不溶性非淀粉多糖，破碎植物细胞壁，并释放出营养物质；在酿酒和食品行业中应用也非常广泛，如木聚糖酶添加到面粉中，可以改善面团的持水性、稳定性和对过度发酵的耐受性，提高入炉急涨性能，增大烘烤后面包的体积，改善面包心质地，降低面包的老化速率，延长货架寿命。目前，工业上直接利用木聚糖酶还存在一些问题：稳定性差、底物特异性低、使用寿命短和成本高等。作为一种微生物制剂，木聚糖酶对温度、湿度和酸碱度都有一定的要求。为了适应不同饲料加工工艺及应用的需要，常需筛选耐高温的菌种，或采用基因工程及蛋白质工程手段改造木聚糖酶的属性，以满足各种因素对木聚糖酶的要求。现阶段生产的木聚糖酶均为真菌来源的木聚糖酶，这些酶的最适作用pH值普遍小于5.5。此外，木聚糖酶特异性低，直接利用效果较差，因此还应深入研究底物种类及质量浓度与木聚糖酶用量的关系，探讨不同酶制剂间的配伍效果，提高木聚糖酶的底物特异性。地球上的一般自然环境pH值为5～8，碱性最强的自然环境是极端土壤、荒漠盐碱地等。鄂尔多斯高原土壤群、非洲乍得湖和墨西哥塔斯可可湖被称为世界三大土壤群，湖水pH值大于9。嗜碱菌是一个丰富多样的群体，目前已经从碱性土壤、盐土壤及海洋中分离得到多种多样的各种嗜碱菌。碱性木聚糖酶一般是由嗜碱菌分泌的。盐土壤和造纸工业废水废料中已分离出许多能适应碱性环境并产生碱性木聚糖酶的微生物。产碱性木聚糖酶的微生物主要为细菌，真菌也能产生但数量极少。国内对于碱性木聚糖酶的研究起步较晚，研究工作主要集中于碱性木聚糖酶生产菌株的分离、纯化、产酶条件优化等。造纸制浆工业是我国国民经济的重要支柱产业，近十几年来，中国造纸工业飞速发展，到2011年，纸和纸板的产量和消费量都已超越美国跃居世界第一位。中国虽然已成为造纸生产大国，但还不是造纸强国，与世界造纸强国相比，仍存在相当大的差距。中国造纸工业高速发展的模式正面临着严峻的考验，其中面临的最大问题就是资源和环境的严重制约。我国造纸用材料主要为非木材料。木聚糖酶在我国广泛地应用于麦草浆和竹浆漂白。但目前大多数研究的木聚糖酶最适反应pH和热稳定性都较低，限制了木聚糖酶的大规模应用。因为造纸制浆工业的特点，要求木聚糖酶具有以下性能：1、为获得较佳漂白效果，并且不损伤纸浆纤维，酶液必须很低或者无任何纤维素酶活性。2、因纸浆采用碱法蒸煮，因此所采用的木聚糖酶必须有较宽的pH耐受性，要求在pH值大于9的情况大仍能保持较高活性。3、因木聚糖酶的处理在蒸煮完毕后进行，其中纸浆仍然处于高温状态，故需要酶蛋白有较好的耐热性能。因此，获得耐热碱性木聚糖酶显得尤为重要。随着基因工程和蛋白质工程的发展，碱性木聚糖酶将越来越广泛的应用于造纸工业，必将成为生物技术在造纸工业应用最成功的典范。随着人类的发展进步，对生产效率及环境保护的要求也日益提高。工业酶天然具有高效、环保的属性，符合未来工业发展的要求。从极端环境中发掘有工业化应用潜力的新菌株，获得性质优良的新酶，以及建立在结构分析基础上将其按需进行蛋白质改造，将是碱性木聚糖酶研究发展的必然趋势。木聚糖酶在木聚糖降解过程中发挥了重要作用，它是木聚糖降解酶系中最关键、最重要的酶，也是木聚糖降解相关酶中研究最多、最有应用价值的一类酶。碱性木聚糖酶是指最适反应条件为碱性的木聚糖酶。利用碱性木聚糖酶，可实现造纸工业的清洁生产，转变传统被动滞后的先污染后治理的环境污染治理模式，从源头控制，协调造纸工业发展与生态环境之间的关系，减低对环境的不利影响。国家发改委联合工信部、国家林业局在2011年十二月发布了《造纸工业发展“十二五”规划》，明确提出限制新上项目采用元素氯漂白工艺(现有企业逐步淘汰)，企业必须完善“三废”治理设施，严格控制污染物排放。对经限期治理仍不能达标的企业或生产线要依法整顿或关停。由此可见，开发新的环境友好型的高效耐热碱性木聚糖酶产品已迫在眉睫。由于碱性木聚糖酶在造纸工业上的特殊用途，对碱性木聚糖酶进行开发及研究显得非常重要。国际上已进行了木聚糖酶工业应用的开发，但也仅有少量公司能生产用于造纸工业的木聚糖酶，其耐碱度及耐热性仍有提高空间；国内目前尚无对耐热碱性木聚糖酶的系统性研究，也无法规模工业化生产耐热碱性木聚糖酶。因此，寻找新的具有优良性质的碱性木聚糖酶对我国造纸工业的可持续发展具有重要意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种嗜碱微球菌Micrococcussp.S1。该嗜碱微球菌可产生一种碱性木聚糖酶。本专利技术的另一目的在于提供上述嗜碱微球菌Micrococcussp.S1产生的碱性木聚糖酶。该酶具有pH适应范围广，耐热、碱、金属离子和表面活性剂等适用于造纸等工业的优良酶学特性。本专利技术的再一目的在于提供上述嗜碱微球菌及其产生的碱性木聚糖酶的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种嗜碱微球菌，是从深圳红树林土壤中筛选得到的产碱性木聚糖酶菌株Micrococcussp.S1。所述菌株保藏单位：中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏日期：2014年6月27日，保藏地址：中国.武汉.武汉大学，保藏编号：CCTCCNO:M2014295。菌落形态特征：在琼脂平板上的菌落直径一般为1.0～1.5微米，呈米白色，粗糙粒状，不规则圆形，突起，湿润，闪光，全缘。所述的琼脂平板，其配方为琼脂20g/L，葡萄糖10g/L，蛋白胨5g/L，酵母提取物5g/L，KH2PO41g/L，MgCl20.2g/L，NaCl50g/L，Na2CO310g/L，pH9.0；该菌株的选择培养基配方：木聚糖5～8.0g/L，KNO31.0g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，NaCl10～15g/L，KH2PO41.5g/L，固体培养基加琼脂15～20g/L，pH8.0～9.0；培养温度为30～37℃。所述嗜碱微球菌Micrococcussp.S1产生的碱性木聚糖酶，按下述方法制得：(1)粗酶液的提取将Micrococcussp.S1菌种接到液体选择培养基中，于37℃、200rpm培养48h，将48h培养液以14000rpm的转速冷冻离心20min，取上清液；利用3000道尔顿超滤浓缩膜将上清液超滤浓缩，即得粗酶液，用于离子交换层析；(2)碱性木聚糖酶的分离纯化(a)阴离子交换层析离子交换层析的介质为DEAESepharoseFastFlow；缓冲液体系采用pH值为8.0的Tris-HCl缓冲液，平衡液为pH8.0Tris-HCl缓冲液，洗脱液为含NaClpH8.0Tris-HCl缓冲液；取100mL介质小心灌入层析柱(规格为Φ2.6cm×30cm)中，使得凝胶均匀且无气泡；用300mL的平衡本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种嗜碱微球菌，其特征在于：名称为嗜碱微球菌(Micrococcus sp.)S1，于2014年6月27日保藏于位于中国武汉武汉大学的中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO:M 2014295。
【技术特征摘要】
1.一种嗜碱微球菌，其特征在于：名称为嗜碱微球菌(Micrococcussp.)S1，于2014年6月27日保藏于位于中国武汉武汉大学的中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCCNO:M2014295。2.根据权利要求1所述的嗜碱微球菌，其特征在于：用于培养权利要求1所述的嗜碱微球菌的液体选择培养基的配方为：木聚糖5～8.0g/L，KNO31.0g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，NaCl10～15g/L，KH2PO41.5g/L，pH8.0～9.0。3.根据权利要求2所述的嗜碱微球菌，其特征在于：所述的液体选择培养基的配方为：木聚糖8.0g/L，KNO31.0g/L，MgSO4·7H2O0.5g/L，NaCl15g/L，KH2PO41.5g/L，pH9.0。4.一种碱性木聚糖酶的制备方法，其特征在于：所述的碱性木聚糖酶按下述方法制得：(1)粗酶液的提取将权利要求1所述的嗜碱微球菌S1菌种接到液体选择培养基中，于37℃、200rpm培养48h，将48h培养液以14000rpm的转速冷冻离心20min，取...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢苗，刘森林，陈伟钊，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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