專利名稱：一種降解玉米秸稈產(chǎn)還原糖的復(fù)合酶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物酶工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種降解玉米秸稈產(chǎn)還原糖 的專用復(fù)合酶。
背景技術(shù)：
秸稈纖維素是世界上最豐富的可再生資源，是糧食、飼料及能源工業(yè)的
潛在儲備資源。我國玉米秸稈的年產(chǎn)量在2億噸以上。玉米秸稈富含纖維素、 半纖維素和木質(zhì)素，同時含有部分果膠、淀粉、蛋白質(zhì)等物質(zhì)。其中纖維素 約占30%~40%，是由8000 ~ 12000個葡萄糖單體以P-l，4-糖苷鍵連接而成
的長鏈大分子；半纖維素主要由木糖、少量的阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖、
葡萄糖等組成，約占秸稈干物質(zhì)的35%~48%。我國對玉米秸稈的利用主要集 中在秸稈飼料、燃料酒精及秸稈還田等領(lǐng)域，國內(nèi)研究也頗多，但皆因玉米 秸稈的纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，降解困難，無法高效利用。酸法制糖雖然降解速度快， 但酸消耗量大，污染嚴(yán)重，產(chǎn)物中副產(chǎn)物多，不利于后續(xù)發(fā)酵；單一酶或簡 單組分的復(fù)合酶降解秸稈由于其酶系不全，秸稈需要進行預(yù)處理等特點，因 此其降解時間長、酶用量大、還原糖得率低(單一纖維素酶降解玉米秸稈， 每克秸桿產(chǎn)總還原糖小于180mg;簡單組分的復(fù)合酶降解，每克秸稈產(chǎn)總還 原糖小于220mg);同時還需要高耗能的預(yù)處理，勢必造成生產(chǎn)成本高，缺乏 工業(yè)化應(yīng)用價值。 ' 經(jīng)檢索，該領(lǐng)域相關(guān)專利有1.使用纖維素酶吸附酶解秸桿纖維素的方 法(申請?zhí)?00610011216.3 )，該發(fā)明公開了 一種使用纖維素酶吸附酶解秸稈纖維素的方法，其中僅使用纖維素酶對秸稈進行單一酶解，未考慮秸稈的 物質(zhì)組成，對半纖維素及木質(zhì)素沒有起到降解作用，其酶解時間需50h,降
解時間較長，每克秸稈酶解后生成還原糖的量僅為177mg,降解率和還原糖 得率低。2. —種生物酶降解糖化作物秸稈的方法(申請?zhí)?00610091922. 3 )， 公開了一種生物酶降解糖化作物秸稈的方法，該發(fā)明中僅使用中性木聚糖酶 和酸性纖維素酶進行降解糖化；其酶系不全，導(dǎo)致木聚糖酶的用量達到5%， 酸性纖維素酶的用量達到7. 5%~10%，而玉米秸稈的總還原糖轉(zhuǎn)化率也僅為 52%。因此，該發(fā)明的酶組合必然導(dǎo)致成本過高，缺乏實際應(yīng)用價值。3.植 物纖維生物酶降解劑(申請?zhí)?00610113275.1 )，公開了一種植物纖維生物 酶降解劑，其配方包括多種微生物，木聚糖酶、木糖苷酶、阿拉伯糖苷酶、 葡糖苷酶、半乳糖苷酶、木素過氧化物酶、錳過氧化物酶、漆酶、纖維二糖 醌氧化還原酶、葡萄糖甘露糖脂酶，及多種微量元素、維生素等；該發(fā)明適 用于植物纖維制漿工藝，僅對纖維素的支鏈起到降解作用，保留了纖維素分 子主鏈，因此，大量的單糖沒有從纖維素分子被降解，還原糖含量必然很低。 4.中國專利申請(申請?zhí)?00710085995. 6 )公開了農(nóng)業(yè)廢棄物高效降解復(fù)
合酶制劑及其制備方法，其僅公開了復(fù)合酶的配方，活性及制備方法，缺乏
科學(xué)數(shù)據(jù)證明該復(fù)合酶的應(yīng)用效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前玉米秸稈化學(xué)法預(yù)處理污染嚴(yán)重，汽爆處理能 耗高以及單一酶或簡單復(fù)合酶酶解效率低、酶解不完全等問題，解決玉米秸 稈降解過程中還原糖得率過低，缺乏實際應(yīng)用價值的難題，提供一種降解玉 米秸稈產(chǎn)還原糖的復(fù)合酶。
本發(fā)明所提出的降解玉米秸稈產(chǎn)還原糖的復(fù)合酶，按重量比其組分有果膠酶1份，纖維素酶10 15份，半纖維素酶8 12份，木質(zhì)素降解酶6 10份，淀粉酶1 3份，蛋白酶1 2份，脂肪酶1 2份，殼聚糖酶1~3份。 其中對各種酶要求纖維素酶活力不低于30萬U/g,半纖維素酶活力不低于 10萬U/g，木質(zhì)素降解酶活力不低于1000U/g，淀粉酶活力不低于3萬U/g, 果膠酶活力不低于l萬U/g,蛋白酶活力不低于6萬U/g,脂肪酶活力不低于 l萬U/g,殼聚糖酶活不低于1萬U/g。
本發(fā)明降解玉米秸稈產(chǎn)還原糖復(fù)合酶的使用方法將含水量小于13%的 玉米秸稈粉碎，加入3 5倍質(zhì)量的pH值4 5的磷酸鹽緩沖液，按秸桿重量 的0. 3% ~ 1. 0%添加所述的復(fù)合酶，在45°C ~ 5(TC條件下振蕩反應(yīng)20h ~ 30h; 其振蕩速度控制在100 ~ 200r/min范圍。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點l)本發(fā)明應(yīng)用于降解玉米秸稈 產(chǎn)還原糖的量高，每克秸稈產(chǎn)總還原糖量達到480 mg以上，在燃料酒精行業(yè) 應(yīng)用前景廣闊；2)與酸法制糖相比避免了嚴(yán)重的酸污染，酸法降解玉米秸稈， 雖然每克秸稈產(chǎn)總還原糖可達到700-800 mg,但酸消耗量大，嚴(yán)重污染環(huán)境； 同時降解產(chǎn)物中含有許多對酵母有害的副產(chǎn)物，不利于后續(xù)發(fā)酵；3)與使用 單一纖維素酶或簡單復(fù)合酶相比，不需要高耗能的蒸汽爆破預(yù)處理，還原糖 的量增加了l倍以上，同時降解產(chǎn)物中葡萄糖和木糖含量高，副產(chǎn)物少有利 于后續(xù)發(fā)酵，提升了玉米秸稈的工業(yè)應(yīng)用價值，可以應(yīng)用于生產(chǎn)單細胞蛋白 和燃料酒精的生產(chǎn)。本發(fā)明為國家科技支撐計劃項目《關(guān)中平原農(nóng)田循環(huán)生 產(chǎn)綜合技術(shù)集成研究與示范》(項目編號2007BAD89B16)中的內(nèi)容。
具體實施例方式
以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明復(fù)合酶及應(yīng)用效果作進一步說明。實例 中所用的酶制劑纖維素酶(35萬u/g),半纖維素酶(20萬u/g),木質(zhì)素降解酶(1200u/g)寧夏夏盛實業(yè)集團有限公司生產(chǎn)；淀粉酶(3.5萬U/g)， 蛋白酶(6萬u/g)，脂肪酶(l萬u/g)為肇東巿日成酶制劑有限公司生產(chǎn)； 果膠酶(3萬u/g )，殼聚糖酶(1萬u/g )天津利華酶制劑技術(shù)有限公司生產(chǎn)。 實施例1、
該復(fù)合酶配方纖維素酶15份，半纖維素酶12份，木質(zhì)素降解酶8份， 淀粉酶3份，果膠酶1份，蛋白酶2份，脂肪酶2份，殼聚糖酶3份。酶解 方法將含水量小于13%的玉米秸稈粉碎至40目，加入5倍質(zhì)量的pH4. 5的 磷酸鹽緩沖液，按秸稈重量的0.5%添加該復(fù)合酶，在振蕩速度為120r/min， 45'C條件下反應(yīng)30h。
酶解效果每克秸稈產(chǎn)總還原糖531mg，還原糖測定釆用DNS法。
實施例2、
該復(fù)合酶配方纖維素酶10份，半纖維素酶8份，木質(zhì)素降解酶6份， 淀粉酶l份，果膠酶l份，蛋白酶1份，脂肪酶1份，殼聚糖酶1份。酶解 方法將含水量小于13%的玉米秸稈粉碎至100目，加入5倍質(zhì)量的pH5的 轔酸鹽緩沖液，按秸稈重量的0. 3t添加該復(fù)合酶；在振蕩速度為180r/min, 50。C條件下反應(yīng)25h。
酶解效果每克秸稈產(chǎn)總還原糖488mg,還原糖測定釆用DNS法。
實施例3、
該復(fù)合酶配方纖維素酶13份，半纖維素酶10份，木質(zhì)素降解酶7份， 淀粉酶2份，果膠酶l份，蛋白酶2份，脂肪酶2份，殼聚糖酶3份；酶解 方法將含水量小于13%的玉米秸稈粉碎至60目，加入3倍質(zhì)量的pH4的磷 酸鹽緩沖液，按秸稈重量的1.0%添加該復(fù)合酶，在振蕩速度為100r/min, 45 r條件下反應(yīng)20h。酶解效果每克秸稈產(chǎn)總還原糖508mg,還原糖測定釆用DNS法。 實施例4、
該復(fù)合酶配方纖維素酶15份，半纖維素酶9份，木質(zhì)素降解酶7份， 淀粉酶2份，果膠酶l份，蛋白酶1.5份，脂肪酶2份，殼聚糖酶2.5份； 酶解方法將含水量小于13%的玉米秸稈粉碎至20目，加入4倍質(zhì)量的pH5 的磷酸鹽緩沖液，按秸桿重量的0. 8%添加該復(fù)合酶，在振蕩速度為150r/min， 5(TC條件下反應(yīng)30h。
酶解效果每克秸稈產(chǎn)總還原糖519mg，還原糖測定釆用DNS法。
權(quán)利要求
1、一種降解玉米秸稈產(chǎn)還原糖的復(fù)合酶，其特征在于，所述的復(fù)合酶按重量比其組分有果膠酶1份，纖維素酶10～15份，半纖維素酶8～12份，木質(zhì)素降解酶6～10份，淀粉酶1～3份，蛋白酶1～2份，脂肪酶1～2份，殼聚糖酶1～3份。
2、 按照權(quán)利要求l所述復(fù)合酶的使用方法，其特征在于，將含水量小于 13%的玉米秸稈粉碎，加入3 5倍質(zhì)量的pH值4 5的磷酸鹽緩沖液，按秸 稈重量的0. 3%~1.0%添加所述的復(fù)合酶，在45°C 5(TC條件下振蕩反應(yīng) 20h 30h。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用方法，其特征在于，振蕩反應(yīng)的振蕩速度 控制在100 200r/min范圍。
全文摘要
一種降解玉米秸稈產(chǎn)還原糖的復(fù)合酶，本發(fā)明是采用果膠酶，纖維素酶，半纖維素酶，木質(zhì)素降解酶，淀粉酶，蛋白酶，脂肪酶，殼聚糖酶配制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，1)本發(fā)明應(yīng)用于降解玉米秸稈產(chǎn)還原糖的量高，每克秸稈產(chǎn)總還原糖量達到480mg以上，在燃料酒精行業(yè)應(yīng)用前景廣闊；2)與酸法制糖相比避免了嚴(yán)重的酸污染，且利于后續(xù)發(fā)酵；3)與使用單一纖維素酶或簡單復(fù)合酶相比，不需要高耗能的蒸汽爆破預(yù)處理，還原糖的量增加了1倍以上，同時降解產(chǎn)物中葡萄糖和木糖含量高，副產(chǎn)物少有利于后續(xù)發(fā)酵，提升了玉米秸稈的工業(yè)應(yīng)用價值，可以應(yīng)用于生產(chǎn)單細胞蛋白和燃料酒精的生產(chǎn)。
文檔編號C12N9/42GK101532004SQ20091002210
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月20日
發(fā)明者強 張, 徐升運, 濤 秦, 趙文娟, 阮祥穩(wěn), 陳衛(wèi)鋒, 齊 馬 申請人:陜西省科學(xué)院酶工程研究所