本发明专利技术涉及基因工程领域，具体地，本发明专利技术涉及一种新型β-葡聚糖酶GLU、新型耐高温β-葡聚糖酶VGLU及其基因和应用。本发明专利技术提供了一种新型β-葡聚糖酶GLU，其具有如SEQ?ID?NO.1所示氨基酸序列，一种新型耐高温β-葡聚糖酶VGLU其具有如SEQ?ID?NO.3所示氨基酸序列，且本发明专利技术还提供了编码上述新型β-葡聚糖酶和新型耐高温β-葡聚糖酶的基因，其核苷酸序列分别如SEQ?ID?NO.2、SEQ?ID?NO.4所示，本发明专利技术还提供了包含上述两种基因的重组载体、重组菌株及其应用。本发明专利技术的新型耐高温β-葡聚糖酶通过高效表达后能够达到较高的发酵水平，在工业生产中可大大降低生产成本，使其在饲料、啤酒酿造等工业中显示出更大的应用潜力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及基因工程领域，具体地，本专利技术 涉及一种新型β -葡聚糖酶GLU、新型耐高温β -葡聚糖酶VGLU及其基因和应用。
技术介绍
β-葡聚糖是植物细胞壁的主要组成成分，属结构性非淀粉多糖(Non-starch polysaccharides, NSP)，广泛存在于禾谷类(大麦、燕麦、黑麦和小麦等)的糊粉层和胚乳细胞壁中。β-葡聚糖通常是饲料中的抗营养因子及在啤酒酿造过程中会降低啤酒的品质及产率。β -葡聚糖酶(β -Glucanase,E. C 3. 2. 1. 73)可水解β -糖苷键而形成葡萄糖聚合物等小分子物质，属于半纤维素水解酶。由于葡聚糖酶的作用特点，该酶可广泛应用于啤酒酿造、饲料等行业，具有十分广阔的应用前景。改革开放以来，我国的饲料工业得到迅速发展。据统计，2010年，中国饲料总产量达到1. 57亿吨，比上年提高5. 9%。在饲料产量快速增长的同时，饲料原料的短缺问题日益严重，预计2010年到2020年我国饲料用粮将缺乏2. 4 8. 3X IO7吨能量饲料，因此，非常规饲料原料如大麦、小麦、棕榈粕等的应用成为解决短缺问题的有效途径，但由于这些原料中葡聚糖等抗营养因子含量较高，单胃动物不能分泌内源性葡聚糖酶，无法消化利用葡聚糖，再加上葡聚糖的存在会造成较高的黏稠性，影响其它营养物质的消化吸收，因此葡聚糖成为饲料中一种主要的抗营养因子，严重影响了这些原料的使用。β-葡聚糖是由β _1，3和β _1，4混合的糖苷键连接形成的葡聚糖聚合物，分为水溶性和水不溶性两种，其中与蛋白质结合的β-葡聚糖大都不溶于水。水溶性的β-葡聚糖所占的比例较大，可与水形成粘稠状物质，而且β-葡聚糖浓度愈高，粘度越大。高浓度β-葡聚糖会形成网状结构，吸收其周围的水分子，从而降低了周围环境的物理特性。β _葡聚糖是表层带负电荷的表面活性物质，在溶液中极易与带相反电荷的养分物质结合，从而影响养分的吸收。此外，葡聚糖还能吸附Ca2+、Zn2+、Na+等金属离子以及有机质，造成这些物质的代谢受阻。研究表明β -葡聚糖，尤其是水溶性β -葡聚糖具有很强的抗营养作用，即使饲料中含有少量的葡聚糖，也能对畜禽(主要是单胃动物)的营养吸收具有很强的阻碍作用，其结果可造成畜禽营养性下痢，动物生长和饲料利用率降低，蛋鸡采食量、蛋重和产蛋率下降。由于畜禽均不能分泌葡聚糖酶，因此对这类物质的转化需要添加外源酶制剂。β -葡聚糖的抗营养作用主要表现在以下几个方面(1)增大动物胃肠道食糜粘性麦类饲料中含有的葡聚糖类物质能结合大量水分，增加了消化道内容物的粘稠度。高粘度的肠道食糜对畜禽动物的料重比和增重有十分明显的负面影响。因为葡聚糖类物质可使肠内容物呈浓稠的胶冻样，因此减缓了肠内食糜通过消化道的速度，从而降低了畜禽的采食量。另外，高粘度会使畜禽的饮水量增加，粪便水分含量随之提高，从而养分排出量也增加，这就意味着养分消耗增加。β -葡聚糖导致消化道内容物粘度增加，降低了葡萄糖、脂肪、水和氨基酸等营养物质在肠道中的吸收，引起腹泻，生产性能明显降低。(2)营养屏障作用粘稠的胶状β -葡聚糖类物质可将肠道中的食糜如网状包裹起来，阻碍了内源消化酶与营养物质的接触，起营养屏障作用。另外，β -葡聚糖的存在还会抑制胆酸的分泌，影响了脂肪代谢的顺利进行。通过添加外源性β _葡聚糖酶，可将胶质状的β _葡聚糖水解为小分子物质，食糜的粘性则大大降低，内源性消化酶可充分与食糜混合，提高了淀粉、蛋白质、脂肪等营养物质有吸收。(3)促进肠道内有害菌的增殖，损害肠道粘膜正常形态养分的消化吸收不良可导致营养物质在肠道内蓄积，富含养分的食糜是细菌，特别是致病菌的良好培养基，并且食糜通过消化道的速率降低，会大大减少了菌群的移动，使细菌尤其是厌氧微生物得以在肠道上大量定居下来，从而改变了肠道内的微生物区系。并且大量有害细菌的增殖会消耗许多营养物质，从而降低营养物质的利用率。此外，肠内细菌数量增多会刺激肠壁，并使之增厚，同时损伤肠壁，进一步降低肠道对养分的吸收。某些细菌还可能产生毒素，影响宿主健康。通过外源添加β-葡聚糖酶是一种有效途径，但由于饲料制粒需要经受高温，要求所使用的β “葡聚糖酶不仅作用效果显著，还需具有耐高温的特点。β -葡聚糖酶作为一种饲料用酶，其作用机理主要包括如下几个方面(1) β-葡聚糖酶可以降解饲料原料中的β-葡聚糖，消除β-葡聚糖的抗营养作用，提高饲料的消化利用率。(2) β -葡聚糖酶可改善动物消化道的生态环境和功能。β -葡聚糖酶水解β _葡聚糖后，粘性大大降低，食糜的排空速度提高，减少了肠道内发酵，尤其是厌氧微生物发酵的可能性，从而降低了动物肠道疾病的发生。有研究表明，在大麦日粮中添加以葡聚糖酶可显著降低断奶仔猪的腹泻率。另外，消外道黏度的降低也有利于水、蛋白质、脂类、电解质的内源分泌，使消化道的功能得到改善。(3)提高动物内源酶的分泌及活性。研究表明，添加β _葡聚糖酶可显著提高畜禽肠道内容物中的胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶等内源酶的分泌及活性。β -葡聚糖酶可使饲料营养物质的消化转移至肠道进行，从而提高内源酶的活性，降低胆汁盐的早期分离，可更好地促进动物对养分的消化吸收，显著提高大麦等农副产品的消化利用率。在葡聚糖酶对仔猪消化机能的影响实验中，仔猪十二指肠内溶物总蛋白水解酶和淀粉酶的活性分别提高了 20. 96% (P < 0. 01)和 5. 66% (P < 0. 05)。(4)促进动物生长，提高机体免疫功能。添加β _葡聚糖酶于大麦、小麦等日粮中， 可明显改善动物神经内分泌状况。研究表明，麦类等高水平SNSP基础日粮中添加以β-葡聚糖酶为主的NSP酶制后，除了加强营养成分的消化吸收外，还能影响神经内分泌调节，从而影响代谢，促进生长。啤酒作为一种大众化的酒精饮料，素有“液体面包”之称，其消费量呈逐年上升趋势。在啤酒生产时需要用到大麦，通常大麦中葡聚糖含量高达4%-8%，由于大麦 β -葡聚糖链分子发生扭结，分子间结合不紧密，且溶解后黏度高，糖化时使麦汁黏度增高， β -葡聚糖易被高分子蛋白质吸附，造成麦糟“板结”，从而导致麦汁和啤酒过滤困难，降低麦汁得率；另外，大麦葡聚糖不能被酵母利用或分解，易引起啤酒混浊和凝胶沉淀，影响啤酒的稳定性，降低啤酒的品质和经济效益。据统计 ，2010年中国啤酒产量达到4300万吨，连续9年位居世界第一。但由于大麦中β -葡聚糖的影响，每年对啤酒行业造成的经济损失估计在20亿元左右，解决大麦中的葡聚糖问题一直是该行业的一个重大课题。最近的研究及应用情况表明，采用β-葡聚糖酶可有效地去除啤酒糖化过程大麦中的β-葡聚糖。β-葡聚糖酶属于水解酶类，对水解谷物中的β-葡聚糖具有重要作用。其应用于啤酒生产中，可以分解大麦及麦芽中的β "葡聚糖凝胶，降低胶状深沉物，发送啤酒的混浊度，提高产品质量。近年来，利用葡聚糖酶分解葡聚糖提高发酵菌种的糖化力，减少麦芽汁中β "葡聚糖的残留量，改善啤酒质量，取得了良好效果。目前，β-葡聚糖酶广泛应用于啤酒发酵工业，美国、日本、丹麦、德国、澳大利亚、 加拿大等国均已采用β-葡聚糖酶作为啤酒工业的主要酶制剂。我国每年啤酒产量达4300 多万吨，且仍量上升趋势，但在本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种新型β－葡聚糖酶ＧＬＵ，其特征在于，其氨基酸序列如ＳＥＱ ＩＤ ＮＯ．１所示。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗长财，李阳源，钟开新，
申请(专利权)人：广东溢多利生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：44
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