本发明专利技术涉及分离的阿拉伯聚糖酶作为家畜饲养中的饲料添加剂的用途，所述酶包括(1‑5)‑α‑L‑阿拉伯聚糖)中的(1‑5)‑α‑阿拉伯呋喃糖苷键的内切水解(EC 3.2.1.99，和α‑L‑阿拉伯聚糖或α‑L‑阿拉伯糖‑低聚物的非还原末端处的(1‑5)‑α‑阿拉伯呋喃糖苷键的水解的活性(EC 3.2.1.55)，所述酶特别是从Arxula adeninivorans中分离的阿拉伯聚糖降解酶。此外，本发明专利技术涉及阿拉伯聚糖酶在果汁或生物燃料的生产中的应用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】阿拉伯聚糖酶及其用途本专利技术涉及具有阿拉伯聚糖酶活性的水解酶及其在家畜饲养中作为饲料添加剂的用途。
技术介绍
阿拉伯聚糖是一种主要作为果胶的侧链出现的中性多糖。直链α-L-阿拉伯聚糖由通过α-1,5-糖苷(阿拉伯呋喃糖苷)键连接的阿拉伯糖单体的主链组成。在支链α-L-阿拉伯聚糖中，阿拉伯糖单体或阿拉伯糖低聚物通过α-1,2-或α-1,3-糖苷(阿拉伯呋喃糖苷)键与主链连接。阿拉伯聚糖酶是能够切割阿拉伯聚糖的水解酶。内切阿拉伯聚糖酶(EC3.2.1.99)水解α-L-阿拉伯聚糖的直链主链内的α-1,5-糖苷键。α-L-阿拉伯糖-呋喃糖苷酶(EC3.2.1.55)在α-L-阿拉伯聚糖或α-L-阿拉伯糖-低聚物的非还原末端处水解α-1,5-和/或α-1,3-和/或α-1,2-糖苷键，从而释放阿拉伯糖单体。菜籽粕(RSM)和豆粕(SBM)是生物乙醇和食品生产的副产物。它们廉价，可大规模获得，并且具有高蛋白质含量。由于这些原因，它们通常用作家禽和猪的饲料成分。它们含有许多非淀粉多糖(NSP)，主要是果胶，其只能被动物部分消化。对于家禽来说，来自菜籽粕和豆粕的NSP的消化率分别为14％和20％。猪能够消化58％的来自菜籽粕的NSP，和84％的来自豆粕的NSP。底物的消化程度在不同年龄的动物之间也不同。特别是幼小动物不能充分利用饮食中存在的碳水化合物，其对生长表现具有负面影响(抗营养作用)。如果饲料成分仅被部分消化，则不能利用饲料成分中包含的所有能量。此外，未消化的NSP对消化道内饲料的粘度有影响。增强流动性导致其他营养素的消化率受损。为了改善NSP的消化，可以机械、热或酶预处理饲料成分或复合饲料。在20世纪80年代建立了酶在家畜饲养中的应用。添加到饲料中的普通酶制剂包含纤维素酶、木聚糖酶、葡聚糖酶和/或果胶酶活性。某些制剂含有几种酶活性(多组分制剂)，其他制剂仅含有一种活性(单组分制剂)。WO1992017592A1(“CloningandexpressionofDNAmoleculesencodingarabinan-degradingenzymesoffungalorigin)描述了真菌阿拉伯聚糖酶的克隆及其在水果和蔬菜汁生产中的用途。WO1994020611A1("Anenzymewitharabinanaseactivity")描述了一种富含来自棘孢曲霉(Aspergillusaculeatus)的阿拉伯聚糖酶的酶制剂。WO1995029598A1("Enzymatictreatmentofsoy")描述了用于处理豆粕的水性悬浮液的包含几种酶活性的混合物(包括真菌来源的内切阿拉伯聚糖酶)。US2011/0287135("Novelarabinohydrolases")描述了用于水解植物生物质中存在的阿拉伯聚糖的包含几种具有阿拉伯聚糖酶活性的酶的多酶组合物。本专利技术所要解决的问题是改善富含果胶的饲料成分或混合饲料的可消化性。该问题通过独立权利要求的主题而解决。具体实施方式本专利技术的第一方面涉及具有阿拉伯聚糖酶活性的分离酶和具有阿拉伯聚糖酶活性的分离酶的用途。阿拉伯糖酶活性的特征在于其包含以下活性：a.(1-5)-α-L-阿拉伯聚糖中(1-5)-α-阿拉伯呋喃糖苷键的内切水解(EC3.2.1.99)，和b.α-L-阿拉伯聚糖或α-L-阿拉伯糖-低聚物的非还原末端处的(1-5)-α-阿拉伯呋喃糖苷键的水解(EC3.2.1.55)。在本说明书的上下文中，术语“阿拉伯聚糖”表示包含通过α-1,5-糖苷键连接的阿拉伯糖单体的主链的多糖。在支链阿拉伯聚糖中，阿拉伯糖单体或阿拉伯糖低聚物通过α-1,2-和/或α-1,3-糖苷键与主链连接(图1)。在本说明书的上下文中，术语“酶”表示由单个氨基酸链组成的单个蛋白质。在本说明书的上下文中，术语“分离酶”表示所述酶是有意产生/分离的，并且不是随机的、次要的或可忽略的组分或副产物。根据本专利技术的具有阿拉伯聚糖酶活性的酶能够从还原末端(阿拉伯呋喃糖苷酶活性)和阿拉伯聚糖链内(内切阿拉伯聚糖酶活性)降解阿拉伯聚糖。因此它是双功能性的。在某些实施方式中，所述酶的特征在于，氨基酸序列与SEQIDNO02表现出至少55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、92％、94％、96％、98％、99％或100％的同一性。根据本专利技术的酶从A.adeninivorans基因组DNA扩增。在某些实施方式中，所述酶另外催化α-L-阿拉伯聚糖或α-L-阿拉伯糖-低聚物非还原末端处的(1-3)和/或(1,2)-α-阿拉伯呋喃糖苷键的水解。内切阿拉伯聚糖酶活性和阿拉伯呋喃糖苷酶活性的存在具有可以更有效地降解支链阿拉伯聚糖的优点。阿拉伯呋喃糖苷酶活性降解与阿拉伯聚糖主链连接的阿拉伯糖低聚物，并除去与阿拉伯聚糖主链连接的阿拉伯糖单体(脱支)。平行地，直链主链被内切阿拉伯聚糖酶活性降解(解聚)。已知内切阿拉伯聚糖酶活性抑制阿拉伯聚糖低聚物的存在。由于阿拉伯呋喃糖苷酶活性，在解聚过程中产生的低聚物被降解。因此，根据本专利技术的酶的双重活性导致阿拉伯聚糖的完全和有效降解。所述酶在40℃至55℃的温度下表现出最佳活性。所述酶在3.5至5.5的pH下表现出最佳活性。无需进一步配制，根据本专利技术的酶可热稳定至约65℃的温度。在60℃温育2小时期间，酶活性不降低。这与从棘孢曲霉分离的阿拉伯聚糖酶(WO1994020611A1)(其在50℃下被部分抑制)相比表示改善的热稳定性。根据本专利技术的酶在pH3至pH9之间以及在50mmol/l～100mmol/l的盐浓度下也是稳定的。这些性质使得能够产生包含根据本专利技术的酶的饲料。阿拉伯聚糖酶活性可被进一步保护，例如通过防止造粒过程中酶活性损失的热保护涂层进行进一步保护。根据本专利技术的酶在消化道内的环境条件下具有活性。本专利技术的另一方面涉及根据本专利技术第一方面的任何实施方式的分离酶用于降解植物生物质或用于制备原料添加剂的用途。在本专利技术该方面的某些实施方式中，植物生物质是富含果胶的植物生物质。在本专利技术该方面的某些实施方式中，制备原料添加剂(feedstockadditive)并用于家畜饲养。在本专利技术该方面的某些实施方式中，植物生物质是包含含果胶的植物材料的液体制剂，特别是苹果汁、梨汁、葡萄汁、橙汁、柠檬汁、番茄汁或胡萝卜汁。使用分离酶降解植物生物质包括使液体制剂与酶接触。在本专利技术该方面的某些实施方式中，植物生物质的降解涉及用于生物燃料生产，特别是生物气和生物乙醇生产的底物的改善的降解。本专利技术的另一方面涉及分离的核酸序列。可以表达用于实施本专利技术的酶的核酸序列a.编码根据本专利技术的第一方面的酶；和/或b.包含SEQIDNO01所示的核酸序列或基本上由其组成；和/或c.包含至少750、800、850、900、950、1000、1050、1100或1150个碱基对的序列，其能够在高严谨条件下与SEQIDNO01杂交。在本说明书的上下文中，术语“高严谨条件”涉及杂交条件，其基本上需要500bp长度的多核苷酸的所有碱基与其它多核苷酸的互补碱基配对。本专利技术的另一方面涉及重组表达载体，从其可以表达用于实施本专利技术的酶。该载体包含如上所述的核酸序列，其中所述核酸序列与促进核酸序列在宿主细胞中表达的调控元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.具有阿拉伯聚糖酶活性的分离酶的用途，其用于降解植物生物质，特别是富含果胶的植物生物质，或用于制备饲料添加剂，其中，所述阿拉伯聚糖酶活性包含以下活性：a.(1‑5)‑α‑L‑阿拉伯聚糖中(1‑5)‑α‑阿拉伯呋喃糖苷键的内切水解(EC 3.2.1.99)，和b.α‑L‑阿拉伯聚糖或α‑L‑阿拉伯糖‑低聚物的非还原末端处的(1‑5)‑α‑阿拉伯呋喃糖苷键的水解(EC 3.2.1.55)。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.18 EP 16156338.2;2016.08.15 EP 16184187.91.具有阿拉伯聚糖酶活性的分离酶的用途，其用于降解植物生物质，特别是富含果胶的植物生物质，或用于制备饲料添加剂，其中，所述阿拉伯聚糖酶活性包含以下活性：a.(1-5)-α-L-阿拉伯聚糖中(1-5)-α-阿拉伯呋喃糖苷键的内切水解(EC3.2.1.99)，和b.α-L-阿拉伯聚糖或α-L-阿拉伯糖-低聚物的非还原末端处的(1-5)-α-阿拉伯呋喃糖苷键的水解(EC3.2.1.55)。2.如权利要求1所述的具有阿拉伯聚糖酶活性的分离酶的用途，其特征在于，氨基酸序列与SEQIDNO02表现出至少55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、92％、94％、96％、98％、99％或100％的同一性。3.如权利要求1或2所述的具有阿拉伯聚糖酶活性的分离酶的用途，其中，所述酶另外催化α-L-阿拉伯聚糖或α-L-阿拉伯糖-低聚物的非还原末端处的(1-3)-α-和/或(1,2)-α-阿拉伯呋喃糖苷键的水解。4.如以上权利要求中任一项所述的具有阿拉伯聚糖酶活性的分离酶的用途，其中，所述酶在40℃至55℃的温度，和/或在3.5至5.5的pH下表现出最佳活性。5.如以上权利要求中任一项所述的具有阿拉伯聚糖酶活性的分离酶在家畜饲养中的用途。6.如权利要求1～4中任一项所述的具有阿拉伯聚糖酶活性的分离酶的用途，其中，所述植物生物质是包含含果胶的植物材料的液体制剂，特别是苹果汁、梨汁、葡萄汁、橙汁、柠檬汁、番茄汁或胡萝卜汁，并且所述用途包括使所述液体制剂与所述酶接触。7.如权利要求1～4中任一项所述的具有阿拉伯聚糖酶活性的分离酶的用途，其用于改善用于生物燃料生产、特别是生物气和生物乙醇生产的底物降解。8.具有阿拉伯聚糖酶活性的分离酶在制备单组分酶制剂中的用途，所述单组分酶制剂用于降解植物生物质或用于制备饲料添加剂，其中，所述阿拉伯聚糖酶活性包括以下活性：a.(1-5)-α-L-阿拉伯聚糖中(1-5)-α-阿拉伯呋喃糖苷键的内切水解...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·翰勒切，J·法伊弗，S·沃驰，G·孔泽，T·施瓦伦贝格，R·佩兹，
申请(专利权)人：百奥普拉特公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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