听课笔记 | 里氏木霉作为表达体系或复合酶酶系在饲料酶中的应用

《里氏木霉作为表达体系或复合酶酶系在饲料酶中的应用》

谢春元  希杰 ( 中国 ) 酶制剂销售部技术总监

2024年3月13日，在“第五届饲料酶制剂与益生菌科技与产业发展大会”上，希杰商贸有限公司的谢春元博士做了以“里氏木霉作为表达体系或复合酶酶系在饲料酶中的应用”为主题的报告。报告中，谢博士从里氏木霉突变体及其表达酶的优势、微生物酶系及两种复合酶设计路线、国内外复合酶设计思路、酶系复合酶在小麦或玉米饲粮中的应用等方面为我们做了精彩的分享。

1. 里氏木霉突变体及其表达酶的优势

（1）表达体系

表达体系可比作一种孵化器，把设计好的“图纸（基因等）”，生产出“零部件（蛋白）”。“基因等”可来源于外源或自身，通常根据需要改造；“蛋白”大多功能单一，针对性强。

（2）常见的微生物表达体系（发酵菌种）

酵母、丝状真菌、芽孢杆菌、大肠杆菌等。

（3）里氏木霉作为表达体系的优势

亲和力高，伴生纤维素酶系。

2. 微生物酶系及两种复合酶设计路线

（1）微生物酶系

以纤维素酶酶系为例：菌种(高纤维素酶活性)筛选→天然纤维素下再培养→特定的纤维素酶酶系。

以里氏木霉为例：纤维素降解相关的酶占78%（外切酶占90%），半纤维素降解相关的酶占3.3%。

（2）两种复合酶设计思路对比

●  从头设计

枚举法（人工试错）：

优势：成本低、酶活高、标识酶活较多；不足：实用性较窄、标识酶活多为内切酶（缺乏外切酶、糖苷酶等）、对不可溶性复杂底物几乎无效。

●  基于酶系设计

模拟法（基于天然方案强化）：

优势：效率高（酶系协同达到最优化）、适用性广、酶系较完整；不足：酶活较低、标识酶活少。

3. 国内外复合酶设计思路

在国际知名复配酶案例中，有源于天然非基因诱变的绳状青霉固体发酵、固态发酵复合酶非混合酶、源于里氏木霉以及源于黑曲霉的。

4. 酶系复合酶在小麦或玉米饲粮中的应用

（1）NSP多糖的抗营养特性

水溶性NSP

●  抗营养性：吸水能力强，肠道食糜黏度增加.

●  对生产的影响：营养物质的消化和吸收下降，未消化吸收的营养物质到达肠道后端被微生物发酵利用，从而导致肠道后段菌群发生改变。

水不溶性NSP

●  抗营养性：“栅栏效应”，把可消化淀粉、蛋白质、寡糖等营养物质牢牢锁在细胞里面。

●  对生产的影响：造成养分利用率下降。

（2）玉米和小麦饲粮中的NSP特点及应用现状

玉米饲粮中NSP特性：可溶性低（0.8%）、粘度低、但纤维难以降解。

●  常见方案：玉米豆粕酶，但主要突出豆粕降解的蛋白酶和甘露聚糖酶等。

●  现存问题：畜禽效果不明显，家禽表现过料，部分中大猪料客户不使用酶。

小麦饲粮中NSP特性：可溶性高（1.7%）、粘度高且含木聚糖酶抑制蛋白。

●  常见方案：单一木聚糖酶或小麦酶（木聚糖酶为主的NSP酶，补充内源酶）。

●  现存问题：小麦用量＞30%时，部分木聚糖酶产品效果较差（需选择“抗性木聚糖酶”）

5. 小结

●  木霉作为表达的酶亲和力更好且含有伴生酶。

●  微生物酶系本身就是一种天然解决方案的复合酶。

●  幼龄动物或玉米饲粮→多酶谱复合酶或高剂量木聚糖酶。

●  成年动物或小麦饲粮→简单酶谱或低剂量木聚糖酶。

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