專利名稱：一種液體木聚糖酶的發(fā)酵生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于酶菌的制取技術(shù)領(lǐng)域，是一種液體木聚糖酶的發(fā)酵生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)乙醇的研發(fā)是當前各國新資源戰(zhàn)略的重點。世界各國，尤其是美 國、加拿大、德國、瑞典、日本等發(fā)達國家，都在致力于開發(fā)清潔高效的生 物質(zhì)能利用技術(shù)，但是目前世界上還沒有一家工業(yè)規(guī)模利用生物質(zhì)原料生產(chǎn) 燃料乙醇的企業(yè)。其主要障礙為酶成本過高，纖維素和半纖維素向酵母可 利用單糖的轉(zhuǎn)化效率偏低；
半纖維素是植物細胞壁中含量第二豐富的多糖，占生物質(zhì)原料干重的30 一40%。木聚糖是一種多聚五碳糖，主要成分是D-木糖，是植物半纖維素的 重要組成部分。木聚糖酶是一類以內(nèi)切和外切方式降解木聚糖分子中1， 4-木糖苷鍵的酶系，是降解半纖維素木聚糖的一組酶的總稱，該酶系可廣泛 應(yīng)用于造紙、食品、飼料添加劑等領(lǐng)域。在利用纖維質(zhì)原料生產(chǎn)酒精的領(lǐng)域 中，則要求木聚糖酶把半纖維素分解為木糖，而不是低聚木糖，以便于同化 木糖的酵母菌，把木糖轉(zhuǎn)化為酒精，增加纖維質(zhì)原料的乙醇產(chǎn)出率。近年來， 國際上十分重視對該酶的研究，而現(xiàn)有技術(shù)所生產(chǎn)的木聚糖酶，在分解半纖 維素時形成的產(chǎn)物主要是低聚木糖，木糖的含量較低，不適于纖維質(zhì)原料酒 精生產(chǎn)使用，這主要是培養(yǎng)的木聚糖酶酶組分中普遍缺乏木糖苷酶，只能把 半纖維素轉(zhuǎn)化為木寡糖，不能進一步把木寡糖水解為可供酵母菌利用的單糖， 這些都嚴重阻礙了其在生物質(zhì)燃料乙醇方面的工業(yè)化應(yīng)用，如何提高木聚糖酶活力和酶組分中的木糖苷酶活力，而高酶活、低成本的木聚糖酶生產(chǎn)技術(shù) 目前還沒有得到解決。因而，目前酒精的工業(yè)化生產(chǎn)仍然以糧食為原料，資 源消耗量大，生產(chǎn)成本高，不利于燃料酒精的推廣使用。另一方面，大量的 含半纖維素的植物秸桿通常廢棄或焚燒，造成極大的浪費，也給環(huán)境帶來不 同程度的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種酶活高，成本低，易操作、發(fā)酵周期短、產(chǎn)品 質(zhì)量穩(wěn)定，無毒無污染的液體木聚糖酶的發(fā)酵生產(chǎn)方法。
實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采取的技術(shù)方案是液體木聚糖酶的發(fā)酵生產(chǎn)方法 包括以下步驟
(1) 菌種選取在木聚糖酶生產(chǎn)菌株中挑選出黑曲霉誘變株作為生產(chǎn)菌 株放在PDA斜面菌苔上保存?zhèn)溆茫?br> (2) 菌種培養(yǎng)挑取菌苔旺盛的斜面菌種放入培養(yǎng)瓶中，在28 32。C的
溫度條件下培養(yǎng)1 2天，然后在種子罐中加入培養(yǎng)基，再將培養(yǎng)瓶菌種按培 養(yǎng)基2% 10%的重量百分比接入種子罐中，在28 34。C溫度、通風(fēng)比0.2 0. 6v/v條件下培養(yǎng)12 40小時，其中培養(yǎng)基為2 5%重量百分比濃度的麩皮 水混合液，制得發(fā)酵菌種；
(3) 發(fā)酵處理按重量百分比2 10%的生產(chǎn)菌種、2 8%粉碎粒度0. 5mm 以下的玉米芯、0. 5 6%的玉米漿、0. 5 1%營養(yǎng)鹽、75 95%的水混合成發(fā)酵 漿料，將發(fā)酵漿料放入發(fā)酵罐中按通風(fēng)量O. 2 0. 6v/v、攪拌轉(zhuǎn)速150 350rpm 進行通風(fēng)攪拌發(fā)酵，并在發(fā)酵24h后每隔2 6小時按初始發(fā)酵漿料重量流加0. 1 3%的玉米漿和0. 01 0. 2%的玉米芯，溫度控制在25 35°C，發(fā)酵3 5 天，經(jīng)板框過濾濾去發(fā)酵漿液中的殘渣即可制成液體木聚糖酶。
(4)殘渣處理將發(fā)酵過濾得到的固體殘渣，作為飼料添加劑出售。
按照上述方法生產(chǎn)的液體木聚糖酶，采用高產(chǎn)酶活的黑曲霉誘變株作為 生產(chǎn)菌株，以玉米芯、玉米漿作為發(fā)酵基料，能夠保證霉菌生長繁殖快，生 產(chǎn)的木聚糖酶無毒、無害，含有內(nèi)切e， 一l， 4木聚糖酶和外切P—木糖苷 酶，以及降解支鏈取代基的輔助酶，可將木聚糖水解為木寡糖和木糖，該方 法還具有生產(chǎn)工藝簡單，操作實施方便，原料來源廣泛，生產(chǎn)成本低，無污 染，等優(yōu)點適宜于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。
本方法生產(chǎn)的液體木聚糖酶既可應(yīng)用于輕工造紙、食品、能源、飼料以 及環(huán)保等領(lǐng)域，更可用于生物乙醇，提高生物質(zhì)原料向酵母可利用單糖的轉(zhuǎn) 化效率，從而提高生物質(zhì)原料獲得燃料乙醇的效率，填補了纖維乙醇行業(yè)木 聚糖中缺乏木糖苷酶的空白，有效提高了秸稈資源的綜合利用水平。而且利 用玉米芯、玉米漿作為低糖培養(yǎng)基，發(fā)酵得到酶制劑后分離出的固體殘渣含 有一定量的木聚糖酶和菌體蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)，用作飼料添加劑效益明顯。
具體實施例方式
本發(fā)明生產(chǎn)液體木聚糖酶的方法，采用黑曲霉誘變株作為生產(chǎn)菌株，在 低糖培養(yǎng)基上進行液體深層通風(fēng)發(fā)酵生產(chǎn)木聚糖酶制劑，能使酶合成不受阻 遏而且生長迅速，酶活與成本比值高，技術(shù)易掌握、發(fā)酵周期短、產(chǎn)品質(zhì)量 穩(wěn)定，無毒無污染。所生產(chǎn)的木聚糖酶，其成分主要包括內(nèi)切P， 一l， 4木 聚糖酶和外切P—木糖苷酶，以及降解支鏈取代基的輔助酶，可將木聚糖水 解為木寡糖和木糖，提高生物質(zhì)原料向酵母可利用單糖的轉(zhuǎn)化效率，從而提高生物質(zhì)原料獲得燃料乙醇的效率，能夠應(yīng)用在輕工造紙、食品、能源、飼 料以及環(huán)保等領(lǐng)域，同時填補了植物纖維乙醇行業(yè)木聚糖中缺乏木糖苷酶的 空白，發(fā)酵得到酶制劑后分離出的固體殘渣含有一定量的木聚糖酶和菌體蛋 白等營養(yǎng)物質(zhì)，可用作飼料添加劑，能有效地提高秸稈資源的綜合利用水平， 下面結(jié)合實施例進一步說明。 實施例1
下面以50L發(fā)酵罐為例對本發(fā)明做以詳細的說明
首先在木聚糖酶生產(chǎn)菌株中挑選出黑曲霉誘變株作為生產(chǎn)菌株放在PDA 斜面菌苔上保存?zhèn)溆茫辉偬羧【ν⒌男泵婢N放入培養(yǎng)瓶中，在28。C的 溫度條件下培養(yǎng)2天，然后在種子罐中加入培養(yǎng)基，再將培養(yǎng)瓶菌種按培養(yǎng) 基2%的重量百分比接入種子罐中，在28溫度、通風(fēng)比0. 2 0. 6v/v條件下培 養(yǎng)40小時，其中培養(yǎng)基為2%重量百分比濃度的麩皮水混合液，制得生產(chǎn)菌種； 按重量百分比10%的生產(chǎn)菌種、8%粉碎粒度0.5nnn以下的玉米芯、6%的玉米 漿、1%營養(yǎng)鹽、75%的水混合成發(fā)酵漿料，將發(fā)酵漿料放入5m3發(fā)酵罐中按通 風(fēng)量0. 2 0. 6v/v、攪拌轉(zhuǎn)速150 350rpm進行通風(fēng)攪拌發(fā)酵，并在發(fā)酵24h 后每隔2小時按初始發(fā)酵漿料重量流加0. 1%的玉米漿和0. 01%的玉米芯，溫 度控制在25。C，發(fā)酵5天，100目濾布手工過濾濾去發(fā)酵漿液中的殘渣即可 制成液體的木聚糖酶。
實施例2
下面再以51!13發(fā)酵罐為例對本發(fā)明做以詳細地說明
首先在木聚糖酶生產(chǎn)菌株中挑選出黑曲霉誘變株作為生產(chǎn)菌株放在PDA 斜面菌苔上保存?zhèn)溆?；再挑取菌苔旺盛的斜面菌種放入培養(yǎng)瓶中，在3(TC的溫度條件下培養(yǎng)35小時，然后在種子罐中加入培養(yǎng)基，再將培養(yǎng)瓶菌種按培 養(yǎng)基6%的重量百分比接入種子罐中，在32。C溫度、通風(fēng)比0.2 0.6v/v條件 下培養(yǎng)25小時，其中培養(yǎng)基為4%重量百分比濃度的麩皮水混合液，制得生產(chǎn) 菌種；按重量百分比2%的生產(chǎn)菌種、2Q/4分碎粒度0.5mm以下的玉米芯、0.5% 的玉米漿、0.5%營養(yǎng)鹽、95%的水混合成發(fā)酵漿料，將發(fā)酵漿料放入5(W發(fā)酵 罐中按通風(fēng)量0.2 0.6v/v、攪拌轉(zhuǎn)速150 350rpm進行通風(fēng)攪拌發(fā)酵，并在 發(fā)酵24h后每隔4小時按初始發(fā)酵漿料重量流加2%的玉米漿和0. 1%的玉米芯， 溫度控制在30。C，發(fā)酵4天，用板框過濾濾去發(fā)酵漿液中的殘渣即可制成液 體的纖維素酶。 實施例3
下面以50r^發(fā)酵罐為例對本發(fā)明做以詳細地說明
首先在木聚糖酶生產(chǎn)菌株中挑選出黑曲霉誘變株作為生產(chǎn)菌株放在PDA 斜面菌苔上保存?zhèn)溆茫辉偬羧【ν⒌男泵婢N放入培養(yǎng)瓶中，在32t的 溫度條件下培養(yǎng)1天，然后在種子罐中加入培養(yǎng)基，再將培養(yǎng)瓶菌種按培養(yǎng) 基10%的重量百分比接入種子罐中，在34'C溫度、通風(fēng)比0.2 0.6v/v條件下 培養(yǎng)12小時，其中培養(yǎng)基為5%重量百分比濃度的麩皮水混合液，制得生產(chǎn) 菌種；按重量百分比696的生產(chǎn)菌種、6y。粉碎粒度0.5mm以下的玉米芯、3.3% 的玉米漿、0.7%營養(yǎng)鹽、84%的水混合成發(fā)酵漿料，將發(fā)酵漿料放入50L發(fā) 酵罐中按通風(fēng)量0.2 0.6v/v、攪拌轉(zhuǎn)速150 350rpm進行通風(fēng)攪拌發(fā)酵，并 在發(fā)酵24h后每隔6小時按初始發(fā)酵漿料重量流加3°/。的玉米漿和0.2%的玉 米芯，溫度控制在35。C，發(fā)酵3天，用板框過濾濾去發(fā)酵漿液中的殘渣即可 制成液體的纖維素酶。
權(quán)利要求
1、一種液體木聚糖酶的發(fā)酵生產(chǎn)方法，其特征在于它包括以下步驟(1)菌種選取在木聚糖酶生產(chǎn)菌株中挑選出黑曲霉誘變株作為生產(chǎn)菌株放在PDA斜面菌苔上保存?zhèn)溆茫?2)菌種培養(yǎng)挑取菌苔旺盛的斜面菌種放入培養(yǎng)瓶中，在28～32℃的溫度條件下培養(yǎng)1～2天，然后在種子罐中加入培養(yǎng)基，再將培養(yǎng)瓶菌種按培養(yǎng)基2％～10％的重量百分比接入種子罐中，在28～34℃溫度、通風(fēng)比0.2～0.6v/v條件下培養(yǎng)12～40小時，其中培養(yǎng)基為2～5％重量百分比濃度的麩皮水混合液，制得發(fā)酵菌種；(3)發(fā)酵處理按重量百分比2～10％的生產(chǎn)菌種、2～8％粉碎粒度0.5mm以下的玉米芯、0.5～6％的玉米漿、0.5～1％營養(yǎng)鹽、75～95％的水混合成發(fā)酵漿料，將發(fā)酵漿料放入發(fā)酵罐中按通風(fēng)量0.2～0.6v/v、攪拌轉(zhuǎn)速150～350rpm進行通風(fēng)攪拌發(fā)酵，并在發(fā)酵24h后每隔2～6小時按初始發(fā)酵漿料重量流加0.1～3％的玉米漿和0.01～0.2％的玉米芯，溫度控制在25～35℃，發(fā)酵3～5天，經(jīng)板框過濾濾去發(fā)酵漿液中的殘渣即可制成液體木聚糖酶。(4)殘渣處理將發(fā)酵過濾得到的固體殘渣，作為飼料添加劑出售。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種液體木聚糖酶的發(fā)酵生產(chǎn)方法，它是采用黑曲霉誘變株作為生產(chǎn)菌株，在低糖培養(yǎng)基上進行液體深層通風(fēng)發(fā)酵生產(chǎn)木聚糖酶制劑，該方法能使酶合成不受阻遏而且生長迅速，其生產(chǎn)的木聚糖酶無毒、無害，可應(yīng)用于輕工造紙、食品、能源、飼料以及環(huán)保等領(lǐng)域，尤其可用于植物纖維乙醇的大規(guī)模生產(chǎn)，開辟了利用農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)能源的有效途徑。而且該方法具有酶活與成本比值高，技術(shù)易掌握、發(fā)酵周期短、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，無毒無污染等優(yōu)點。同時發(fā)酵得到酶制劑后分離出的固體殘渣含有一定量的木聚糖酶和菌體蛋白等營養(yǎng)物質(zhì)，用作飼料添加劑效益明顯。
文檔編號C12N9/42GK101445796SQ20081023156
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者任建偉, 呂世鋒, 楊付偉, 王林風(fēng), 閆振麗 申請人:河南天冠企業(yè)集團有限公司