基因工程毕赤酵母1000t/a饲用酶制剂生产线的设计文献综述
2020-04-07 15:41:36
文 献 综 述
1、植酸酶的性质及研究状况
植酸酶属于磷酸单酯水解酶, 是一类特殊的酸性磷酸酶, 它能水解植酸和一些有机磷化合物。它能提高磷利用率, 解除植酸对一些矿物元素如钙、锌、铁、铜等的抗营养效应, 不仅对动物具有良好的增重效果, 同时可降低动物排泄磷量, 有利于环境保护。但植酸酶作为饲料添加剂其作用效果受到饲料中钙、磷水平和钙磷比例以及维生素D 含量的影响。植酸酶的运用需要降低饲料中钙、磷水平, 维生素D与植酸酶之间可能存在协同效应。对经济效益分析表明, 饲料中添加植酸酶以取代猪禽饲料中必须添加的无机磷将成为今后发展的趋势[1-3]。
早在1915 年, Anderson 就提出天然植酸磷利用率不同于化学分离纯化产品的一个可能原因是饲料成分中存在水解植酸磷为无机磷的酶#8212;#8212;#8212;植酸酶, 并对植酸酶的来源、理化特性及作用机理进行了研究。此后,很多学者对植酸酶进行了研究并发现植酸酶在动物消化道中是有活性的。1971年Nelson 等首先研究表明, 将来自无花果曲霉的纯植酸酶制剂添加到鸡的玉米#8212;豆饼日粮中可有效地分解植酸磷[4]。但由于当时植酸酶制剂的生产和实际应用与无机磷相比费用高得多, 从而未能应用于饲料中。
饲用植酸酶应具备热稳定性、抗蛋白酶特性、广泛的底物特异性及在动物胃肠pH条件下的高酶活性等,近年来, 随着发酵工程和生物技术的迅速发展以及人们环境保护意识的提高, 采用DNA 重组技术使微生物产生植酸酶活性大幅度提高, 大大降低了植酸酶生产成本, 从而使之得到广泛应用,这也使得植酸酶成为了饲料酶制剂研究的一个热点[5]。
2、巴氏毕赤酵母表达系统的优点及发展状况
巴斯德毕赤酵母外源基因表达系统是近年来发展的一种优秀的真核表达系统,与传统的大肠杆菌和酿酒酵母表达体系相比,其具有的诸多优势使之研究价值及应用价值不断体现。巴氏毕赤酵母具有生长快,能达到很高的细胞浓度,加上独具AOXI基因强启动子,是外源蛋白的理想表达整体,适于表达胞内或胞外外源蛋白,插入该表达系统的外源基因不存在于自主复制的表达载体中,是和表达载体一起整合到酵母染色体上,随染色体一起复制和遗传,避免了外源基因的丢失现象;巴氏毕赤酵母能对所分泌的蛋白进行N-、O-糖基化修饰且糖基化程度适中;适应性强,易于处理,可以在廉价的非选择性培养基中生长,略补充盐、维生素即可;可进行转录后修饰,类似高等真核生物可去除起始甲硫氨酸[6-9]。巴斯德毕赤酵母(Pichiapastoris)是近些年来兴起的一种极具潜力的酵母表达系统,它能正确翻译外源真核基因,并能对蛋白质产物进行分泌,产物也易于纯化,其已迅速发展成为分子生物学领域中被广泛用于重组蛋白生产的主要表达系统之一,必将对今后基因工程产品的开发和生物技术的发展产生重要作用。
3、植酸酶的生产工艺如图所示:
4、饲用酶制剂的发展状况及研究意义
饲料酶制剂是近年来伴随饲料工业和酶制剂工业不断发展而出现的一种新型饲料添加剂,具有提高养分消化率、提高配合饲料质量稳定性、降低环境污染等作用。作为一类高效、无毒、无副作用和环保性的绿色饲料添加剂,饲料酶制剂已成为世界工业酶产业中增长速度最快、势头最强劲的一部分。