中性蛋白酶是最早規模化生產和商業化應用的工業酶制劑之一,廣泛應用于洗滌、制革、絲綢、食品加工等多個領域。枯草芽孢桿菌是目前國內外中性蛋白酶的主要生產菌株,其發酵生產水平在8,000-10,000U/mL,該菌株做為行業的研究熱點,眾多研究單位和企業投入大量人力物力,通過菌株誘變、基因工程改良等方法提高其表達水平,但10余年來并未取得較好的進展。
中國農業科學院飼料研究所姚斌研究員率領飼用酶制劑創新團隊系統地開展了芽孢桿菌高效表達系統研究,在大量的芽孢桿菌高效表達機理的研究基礎上,建立了芽孢桿菌高效表達元件挖掘與組合利用技術、外源基因整體優化技術、受體菌分子改良技術、遺傳操作技術等關鍵技術,創立了通用性好、表達量高的芽孢桿菌表達技術體系和菌株改良技術體系。利用該技術體系,構建的中性蛋白酶重組表達菌株,突破困擾行業10年之久的技術瓶頸,使其發酵液單位表達量達到28,000 U/mL,較目前的表達水平提高2倍,大幅度降低了蛋白酶的生產成本,該技術達到國際領先水平。重組菌株具有極好的穩定性,在無選擇壓力的培養基上連續傳代100代不退化,并且發酵工藝簡單,易控制,完全滿足了工業化生產的要求。目前該技術已實現產業化生產和應用。
芽孢桿菌作為一類公認的食品安全型生產菌株,目前30%以上的酶產品通過芽孢桿菌生產,如酸性高溫淀粉酶、中溫淀粉酶、堿性蛋白酶、普魯蘭酶等大宗酶種,姚斌研究團隊建立的芽孢桿菌表達技術體系可望在短時間內將這些重要酶種的技術水平大幅度提高,從而整體推進我國的酶制劑產業的科技進步。(通訊員 王苑)
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