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      动物肠道“维稳”:一种酸性木聚糖酶XYL10A及其基因和应用

      2017-4-28 10:00| 发布者: 杨晶| 查看: 1067| 评论: 0|来自: 中国农业科学院成果转化局

      摘要: 我国是一个养殖大国,目前制约我国饲料工业健康可持续发展的因素主要有三方面 :饲料资源短缺、畜牧业环境污染以及安全的动物产品。饲料及其原料中存在大量的非淀粉多糖,其中木聚糖含量最高,是重要的抗营养因子。木聚糖阻碍营养物质与消化酶的结合,降低营养成分(尤其是脂肪和蛋白质)的消化和吸收,导致动物胃肠道中微生物繁殖的增多,使畜禽腹泻率增加,从而影响畜禽的生产性能,并对畜禽产品品质造成不利影响。 木聚糖酶是 ...
          我国是一个养殖大国,目前制约我国饲料工业健康可持续发展的因素主要有三方面 :饲料资源短缺、畜牧业环境污染以及安全的动物产品。饲料及其原料中存在大量的非淀粉多糖,其中木聚糖含量最高,是重要的抗营养因子。木聚糖阻碍营养物质与消化酶的结合,降低营养成分(尤其是脂肪和蛋白质)的消化和吸收,导致动物胃肠道中微生物繁殖的增多,使畜禽腹泻率增加,从而影响畜禽的生产性能,并对畜禽产品品质造成不利影响。
          木聚糖酶是最重要的饲料酶制剂之一,木聚糖酶能够降解饲料粮中的木聚糖、降低食糜黏度、减少微生物的定植、维持肠道正常结构,从而提高机体对营养物质的利用率和表观代谢能。但是,早期木聚糖酶研究多着重于原始菌株优化发酵,重组菌株简单构建的方式,一直未能大幅提高蛋白表达水平,导致生产成本高,产品价格昂贵,难以满足大规模养殖业生产的需要。中国农业科学院饲料研究所的专利“一种酸性木聚糖酶XYL10A及其基因和应用”,在多个方面进行了技术路线改进:其一,率先采用基于酶分子结构特征并结合生物信息学设计的技术路线,建立了酶基因资源高效扩增分离技术,进行资源的快速筛选与有效评估,提供了一种简单有效的从基因组DNA中克隆分离木聚糖酶基因的方法,其不仅具有高效性,还具有通用性。其二,获得了一种综合性能优良的木聚糖酶,具有极好的热稳定性;最适pH为2.5,在pH1.5-6.5之间均具有较高活性;对胃蛋白酶、胰蛋白酶也具有非常强的抗性;其比活为5437 U/mg蛋白,远远高于此前报道的酶蛋白。其三,提供了一种基于受体菌和外源基因、载体的综合优化构建高效表达生产菌株的方法。
          利用基因工程方法构建了能够高效表达木聚糖酶的菌株,建立了饲料用酶蛋白表达量达到20 g/L级的高效表达技术体系,并完善了表达发酵工艺,获得应用成本低廉的木聚糖酶产品,居国际领先水平。其表达效价在规模化生产水平可达10万 U/mL,大幅度的降低了木聚糖酶的生产成本,也确保了其应用成本低于1元/吨饲料。应用这些酶后,饲料报酬一般可提高5%~15%左右,综合经济效益提高3%~10%左右,即每吨加酶饲料的应用可多获利4元。木聚糖酶产品已经广泛应用于畜禽和水产养殖领域,产品占据国内市场80%以上,每年累计生产销售木聚糖酶产品或复合酶产品5万吨以上,已在全国31个省近千家企业推广应用,累计创造经济、社会效益85亿元。 


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