【知识产权周系列宣传】“小基因 大功能”提高饲料利用率：一种嗜酸β-甘露聚糖酶MAN5A及其基因和应用

我国养殖规模居世界首位，但饲料粮短缺、养殖环境污染及动物产品安全等问题制约着我国养殖业的健康可持续发展。饲料及其原料中存在大量的甘露聚糖，甘露聚糖具有的高粘度大大增加了食糜的粘度，阻碍了营养物质的消化和吸收。此外，它们还会导致动物胃肠道中微生物繁殖增多，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。甘露聚糖酶能够有效水解饲料中的抗营养因子甘露聚糖，降低食糜粘度，促进营养物质吸收，提高原料中营养物质的利用率，同时其降解产物甘露寡肽也能提高动物免疫力及成活率，显著提高饲料利用效率、降低氮磷等有机物排放并减少药物性添加剂的使用，从而节约饲料粮、保障环境和动物产品安全。

中国农业科学院饲料研究所的专利“一种嗜酸β-甘露聚糖酶MAN5A及其基因和应用”，具有多方面技术路线改进。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。其二，由于方法先进性以及环境的特殊性，该专利获得了一种综合性能优良的甘露聚糖酶聚糖酶，其具有极好的热稳定性；最适pH为1.0，在pH0.5-6.0之间均具有较高活性；是目前为止所报道的最适酸甘露聚糖酶，能够完全抵御胃肠道的酸性环境，同时还能抵御胃蛋白酶、胰蛋白酶的降解；其比活为3373 U/mg蛋白。其三，该专利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。利用该方法构建了能够高效表达甘露聚糖酶的菌株，并完善了其表达发酵工艺，建立了10-50g/L级的高效表达系统，且技术水平持续提升，甘露聚糖酶发酵水平达3.5万U/mL发酵液（10g/mL蛋白），是其他报道和生产水平的3-5倍，降低了生产成本，其应用成本<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, 即每吨饲料最终可多获得的经济效益为4元以上。甘露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，累计每年生产销售甘露聚糖酶产品或复合酶产品2万吨以上，在全国31省区上千家饲料及养殖企业推广应用，并出口欧美等20余个国家，累计创造经济效益108亿元。