科研进展 -- 中国农业科学院饲料研究所

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科研进展

饲料所新技术解决行业技术瓶颈

文章来源：本站原创作者：Admin 发布时间：2014-09-05 点击量：【字体：大中小】

—记姚斌团队构建新型芽孢杆菌高效表达系统解决蛋白酶生产瓶颈
　　
　　中性蛋白酶是最早规模化生产和商业化应用的工业酶制剂之一，广泛应用于洗涤、制革、丝绸、食品加工等多个领域。
　　
　　枯草芽孢杆菌是目前国内外中性蛋白酶的主要生产菌株，其发酵生产水平在8,000-10,000 U/mL，该菌株做为行业的研究热点，众多研究单位和企业投入大量人力物力，通过菌株诱变、基因工程改良等方法提高其表达水平，但十余年来并未取得较好的进展。
　　
　　中国农业科学院饲料研究所姚斌研究员带领饲用酶制剂创新团队系统地开展了芽孢杆菌高效表达系统研究，在大量的芽孢杆菌高效表达机理的研究基础上，建立了芽孢杆菌高效表达元件挖掘与组合利用技术、外源基因整体优化技术、受体菌分子改良技术、遗传操作技术等关键技术，创立了通用性好、表达量高的芽孢杆菌表达技术体系和菌株改良技术体系。利用该技术体系，构建的中性蛋白酶重组表达菌株，突破困扰行业十年之久的技术瓶颈，使其发酵液单位表达量达到28,000 U/mL，较目前的表达水平提高2倍，大幅度降低了蛋白酶的生产成本，该技术达到国际领先水平。重组菌株具有极好的稳定性，在无选择压力的培养基上连续传代100代不退化，并且发酵工艺简单，易控制，完全满足了工业化生产的要求。目前该技术已实现产业化生产和应用。
　　
　　芽孢杆菌作为一类公认的食品安全型生产菌株，目前30以上的酶产品通过芽孢杆菌生产，如酸性高温淀粉酶、中温淀粉酶、碱性蛋白酶、普鲁兰酶等大宗酶种，姚斌研究团队建立的芽孢杆菌表达技术体系可望在短时间内将这些重要酶种的技术水平大幅度提高，从而整体推进我国的酶制剂产业的科技进步。

芽孢杆菌高效表达技术体系的研发之路：
——50-60年代我国开始使用芽孢杆菌作为主要生产菌株生产蛋白酶。
——2000-2013年，我国芽孢杆菌表达系统进入瓶颈阶段，一直徘徊在8,000-10,000 U/mL，芽孢杆菌高效表达技术逐步被国外大公司垄断。
——1994-2007年通过高效表达的机理研究和关键技术的突破，形成了系统、高效的毕赤酵母高效表达体系，使植酸酶、甘露聚糖酶等十余酶种得以规模化廉价生产，并形成产业优势，但未解决蛋白酶、淀粉酶等高效生产问题。
——2009-2012年将毕赤酵母表达技术体系中的研究思路、关键技术及经验引入到芽孢杆菌表达技术体系的创制中，结合芽孢杆菌的基础研究和特有关键技术的突破，创立了通用性好的芽孢杆菌高效表达技术体系。
——2014年，利用芽孢杆菌高效表达技术体系，获得高表达量28,000 U/mL的中性蛋白酶重组表达菌株，实现产业化生产解决困扰我国行业十年之久的技术瓶颈。（通讯员王苑）