我國養殖規模居世界首位,但飼料糧短缺、養殖環境污染及動物產品安全等問題制約著我國養殖業的健康可持續發展。飼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,阻礙了營養物質的消化和吸收。此外,它們還會導致動物胃腸道中微生物繁殖增多,使畜禽腹瀉率增加,從而影響畜禽的生產性能,并對畜禽產品品質造成不利影響。甘露聚糖酶能夠有效水解飼料中的抗營養因子甘露聚糖,降低食糜粘度,促進營養物質吸收,提高原料中營養物質的利用率,同時其降解產物甘露寡肽也能提高動物免疫力及成活率,顯著提高飼料利用效率、降低氮磷等有機物排放并減少藥物性添加劑的使用,從而節約飼料糧、保障環境和動物產品安全。
中國農業科學院飼料研究所的專利“一種嗜酸β-甘露聚糖酶MAN5A及其基因和應用”,具有多方面技術路線改進。其一,率先采用基于酶分子結構特征并結合生物信息學設計的技術路線,建立了酶基因資源高效擴增分離技術,進行資源的快速篩選與有效評估。其二,由于方法先進性以及環境的特殊性,該專利獲得了一種綜合性能優良的甘露聚糖酶聚糖酶,其具有極好的熱穩定性;最適pH為1.0,在pH0.5-6.0之間均具有較高活性;是目前為止所報道的最適酸甘露聚糖酶,能夠完全抵御胃腸道的酸性環境,同時還能抵御胃蛋白酶、胰蛋白酶的降解;其比活為3373 U/mg蛋白。其三,該專利提供了一種基于受體菌和外源基因、載體的綜合優化構建高效表達生產菌株的方法。利用該方法構建了能夠高效表達甘露聚糖酶的菌株,并完善了其表達發酵工藝,建立了10-50g/L級的高效表達系統,且技術水平持續提升,甘露聚糖酶發酵水平達3.5萬U/mL發酵液(10g/mL蛋白),是其他報道和生產水平的3-5倍,降低了生產成本,其應用成本<1元/噸飼料。應用這些酶后,飼料報酬一般可提高5-15%左右,綜合經濟效益提高3-10%左右, 即每噸飼料最終可多獲得的經濟效益為4元以上。甘露聚糖酶產品已經廣泛應用于畜禽和水產養殖領域,產品占據國內市場80%以上,累計每年生產銷售甘露聚糖酶產品或復合酶產品2萬噸以上,在全國31省區上千家飼料及養殖企業推廣應用,并出口歐美等20余個國家,累計創造經濟效益108億元。