添加高聚木糖提高纖維素酶生產效率的方法技術

本發明專利技術公開了添加高聚木糖提高纖維素酶生產效率的方法，通過在真菌纖維素酶發酵生產過程中添加高聚木糖的手段來快速縮短發酵纖維素內切酶的時間，提高纖維素酶的整體酶活。本發明專利技術方法簡單易行，提高纖維素酶整體酶活效果明顯，大幅度縮短產纖維素內切酶的發酵時間，適用范圍廣，可用于工業化發酵生產纖維素酶。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生物
，具體地說，涉及在真菌纖維素酶發酵生產的過程中添加高聚木糖來提高纖維素酶酶活生產效率的方法。技術背景纖維素是由葡萄糖通過β-l，4-糖苷鍵連接而成的高聚多糖分子。纖維素酶具備水解木質纖維素成糖的能力，這使得其具有廣泛的應用前景，廣泛地應用于造紙、食品、 紡織、飼料、生物能源等領域。纖維素酶為復合酶，由三類酶組成內切葡聚糖酶(EG，內切酶)、外切葡聚糖酶(CBH，外切酶)和β葡萄糖苷酶(BG，β酶)。EG作用于不溶性纖維素的表面，破壞其晶體結構，將內部的纖維素鏈暴露出來使其易于水解；CBH將暴露出來的纖維素鏈水解為2 4個單位的寡糖；BG最終將其降解為葡萄糖單糖。纖維素酶水解纖維素能力是通過多種酶的協同作用發揮的，因此纖維素酶整體酶的效果不僅取決于各個酶的自身酶活，同時取決于協同作用中酶的種類及酶之間的比例。在造紙行業，使用纖維素內切酶對漿料進行處理后制成的紙張的耐破指數、撕裂指數和抗張強度基本保持不變的情況下， 濾水性能得到大幅度改善，有利于造紙成型部的脫水，提高了車速，同時處理后漿料的結晶度得到提高。在纖維素酶的生產中，目前主要局限于利用傳統的方法來提高纖維素酶酶活， 包括利用基因改造和誘變手段得到高產菌株，優化培養基配方等方法，在提高產率方面得到了一定的成果。但是還是有必要開發出新的方法來進一步提高纖維素酶的活力。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種，方法簡單，操作容易，提高纖維素酶整體酶活，縮短纖維素內切酶生產時間。本專利技術的技術解決方案是該提高纖維素生產效率的方法包括以下步驟(1)培養基纖維素物質為碳源，包括稻草秸桿、小麥秸桿、玉米秸桿；纖維素物質 3(T60g/L，微晶纖維素T8g/L，其余營養物質蛋白胨 10g/L，(NH4)2SO4 2 5 g/L,KH2PO4 2 g/ L, MgSO4 · 7H20 O. 3g/L, FeSO4 · 7H20 5mg/L, ZnSO4 · 7H201. 4mg/L, MnSO4 · 7H201. 6mg/L 配制培養基，于121°C滅菌20min，冷卻待接種；(2)種子液按培養基質量的5 10%接種，30°C搖床培養1-3天，轉速160rpm，得種子液；(3)發酵按培養基質量的5 10%接種種子液，發酵罐發酵，發酵溫度30°C，溶氧量不低于20%，通氣量O. Γ0. 3vvm,發酵前期轉速為250rpm，中期為350rpm，后期為200rpm ;發酵前期加入高聚木糖，高聚木糖的添加量為2 10g/L。其中，產纖維素酶真菌包括里氏木霉、斜臥青霉、黑曲霉。其中，添加高聚木糖不僅是指高聚木糖純物質，還包括含有高聚木糖成分的物質。本專利技術的特征效果是利用高聚木糖會抑制纖維素酶酶制劑的活力現象，在纖維素酶發酵中添加高聚木糖來刺激生物菌體更快更多的分泌纖維素內`切酶和纖維素酶，導致更高的纖維素酶酶活和更快的纖維素內切酶，高聚木糖的添加量少，纖維素酶整體酶活顯著提高，大幅縮短了纖維素內切酶的生產時間，實際操作簡便可行，經濟效益顯著；通過添加高聚木糖可以使里氏木霉產纖維素內切酶的時間縮短至傳統方法的發酵時間的15%左右，在保持傳統發酵時間的情況下纖維素酶整體酶活提高了約20%。附圖說明圖1為里氏木霉發酵產酶曲線圖。具體實施方式下面結合具體的實施例進一步詳細地描述本專利技術。本領域技術人員應當理解，這些實施例只是為了舉例說明本專利技術，而非以任何方式限制本專利技術的范圍。以下為纖維素酶整體酶活FPA的定義在50°C、pH 4. 8、每分鐘水解濾紙產生I Mmol葡萄糖所需的酶量定義為I個酶活單位(U);纖維素內切酶CMCA的定義在50°C、pH 4. 8、每分鐘水解羧甲基纖維素鈉(CMCNa)產生I Mmol葡萄糖所需的酶量定義為I個酶活單位(U)。實施例1 :選用斜臥青霉為生產菌株，配制培養基微晶纖維素3g/L，玉米秸桿 60g/L，蛋白胨 10g/L，(MM)2SO4 5 g/L, KH2PO4 2 g/L，MgSO4 ·7Η20 O. 3g/L，FeSO4 ·7Η20 5mg/ L, ZnSO4 · 7Η201. 4mg/L, MnSO4 · 7Η201. 6mg/L,培養基于 50L 發酵罐裝液 30L, 121°C滅菌 20min，冷卻待接種；按105CFU/mL的孢子終濃度接至液體培養基中，30°C搖床培養3天，轉速160rpm,得種子液；以5%的接種量接種培養好的斜臥青霉的種子液3L,通氣量O.1vvm, 30°C發酵培養；在發酵培養第3天時加入終濃度為10g/L的高聚木糖，發酵7天產酶結束； 測定FPA酶活為4. 2u/ml，其活力與傳統方法斜臥青霉產纖維素酶相比較，FPA提高了約 20%。實施例2 :選用黑曲霉為生產菌株，配制培養基微晶纖維素3g/L，玉米秸桿40g/ L，蛋白胨 10g/L，(MM)2SO4 5 g/L, KH2PO4 2 g/L, MgSO4 · 7H20 0. 3g/L，FeSO4 · 7H20 5mg/ L, ZnSO4 · 7H201. 4mg/L, MnSO4 · 7H201. 6mg/L,培養基于 50L 發酵罐裝液量 30L, 121°C滅菌 20min，冷卻待接種；按105CFU/mL的孢子終濃度接至液體培養基中，30°C搖床培養I天，轉速160rpm,得種子液；以5%的接種量接種培養好的斜臥青霉的種子液3L,通氣量O. 3vvm, 30°C發酵培養；在發酵培養第3天時加入終濃度為5g/L的高聚木糖，發酵7天產酶結束；測定FPA酶活為2. 8u/ml，其活力與傳統方法黑曲霉產纖維素酶相比較，FPA提高了約20%。實施例3 :選用里氏木霉為生產菌株，配制培養基微晶纖維素8g/L，稻草秸桿 30g/L,蛋白胨 10g/L，(NH4)2SO4 2 g/L,KH2PO4 2 g/L，MgSO4 ·7Η20 O. 3g/L，FeSO4 ·7Η20 5mg/ L, ZnSO4 · 7Η201. 4mg/L, MnSO4 · 7Η201. 6mg/L，培養基于 250mL 的搖瓶裝液量 50mL, 121。。 滅菌20min，冷卻待接種；按105CFU/mL的孢子終濃度接至液體培養基中，30°C搖床培養2 天，以5%的接種量接種培養好的里氏木霉的種子液2. 5mL, 30°C發酵培養；分別在第O天和第3天時加入終濃 度為2g/L的高聚木糖，發酵8天結束；發酵全程測定CMCA和FPA酶活， 最終FPA最高酶活為3. 8u/ml，與傳統方法里氏木霉產纖維素酶相比較，FPA提高了約20% ； CMCA在24小時就已經達到高峰，與傳統方法里氏木霉產纖維素內切酶相比較，發酵時間縮短至15%左右；具體產酶曲線如圖1所示。雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本專利技術作了詳盡的描述，但在本專利技術基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯 而易見的。因此，在不偏離本專利技術精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本專利技術要求保護的范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
添加高聚木糖提高纖維素酶生產效率的方法，其特征是該提高纖維素酶生產效率的方法包括以下步驟：（1）培養基：纖維素物質為碳源，包括稻草秸稈、小麥秸稈、玉米秸稈；纖維素物質30~60g/L，微晶纖維素3~8g/L，其余營養物質蛋白胨10g/L，(NH4)2SO4?2~5?g/L，KH2PO4?2?g/L，MgSO4·7H2O?0.3g/L，FeSO4·7H2O?5mg/L，ZnSO4·7H2O?1.4mg/L，MnSO4·7H2O?1.6mg/L配制培養基，于121℃滅菌20min，冷卻待接種；（2）種子液：按培養基質量的5~10%接種，30℃搖床培養1?3天，轉速160rpm，得種子液；（3）發酵：按培養基質量的5~10%接種種子液，發酵罐發酵，發酵溫度30℃，溶氧量不低于20%，通氣量0.1~0.3vvm，發酵前期轉速為250rpm，中期為350rpm，后期為200rpm；發酵前期加入高聚木糖，高聚木糖的添加量為2~10g/L。

【技術特征摘要】
1.添加高聚木糖提高纖維素酶生產效率的方法，其特征是該提高纖維素酶生產效率的方法包括以下步驟(1)培養基纖維素物質為碳源，包括稻草秸桿、小麥秸桿、玉米秸桿；纖維素物質 3(T60g/L，微晶纖維素T8g/L，其余營養物質蛋白胨 10g/L，(NH4)2SO4 2 5 g/L,KH2PO4 2 g/ L, MgSO4 · 7H20 O. 3g/L, FeSO4 · 7H20 5mg/L, ZnSO4 · 7H201. 4mg/L, MnSO4 · 7H201. 6mg/L 配制培養基，于121°C滅菌20min，冷卻待接種；(2)種子液按培養基質量的5 10%接種，3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：熊鵬，賀建龍，周玉珍，徐繼明，
申請(專利權)人：熊鵬，
類型：發明
國別省市：