一種果渣酶及其制備和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種果渣酶及其應(yīng)用，屬于酶制劑領(lǐng)域。果渣酶按如下重量份數(shù)組成：纖維素酶10-15份、果膠酶5-10份、木聚糖酶3-8份、甘油10-15份、NaCl?5-10份、水52-67份。其中本發(fā)明使用的纖維素酶由黑曲霉（Aspergillus?niger）Li-2013-03發(fā)酵制得，保藏編號(hào)CGMCC?NO.7927。本發(fā)明中的果渣酶酶活高酶解果渣的葡萄糖得率45-55%，比用其他方式得到的葡萄糖得率（10%-30%）有大幅度的提高，為將果渣中纖維素和果膠物質(zhì)轉(zhuǎn)化為工業(yè)化生產(chǎn)可利用的果糖、木糖、葡萄糖和低聚糖等高附加值的產(chǎn)物提供了新方法。
【專利說明】一種果渣酶及其制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于酶制劑領(lǐng)域，具體涉及一種果渣酶及其制備和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界上水果生產(chǎn)大國，水果總產(chǎn)量居世界首位，并且隨著我國果業(yè)迅猛發(fā)展，水果產(chǎn)量大幅上升，對(duì)加工業(yè)提出了迫切的要求。但是隨著水果加工量的增大，每年產(chǎn)生大量的水果果渣。果渣是新鮮水果經(jīng)壓榨提汁后的剩余物，主要由果皮、果核和殘余果肉組成，含有可溶性糖、維生素、礦物質(zhì)及纖維素等豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。經(jīng)測(cè)定，在蘋果渣皮中含有總糖15.1%，粗脂肪6.8 %，粗蛋白含量6.2 %，剩余的大部分物質(zhì)為粗纖維。雖然果渣具有非常重要的工業(yè)價(jià)值，但是長(zhǎng)期以來未得到有效利用，造成資源的巨大浪費(fèi)，同時(shí)也嚴(yán)重污染環(huán)境，因此開發(fā)利用果渣資源是當(dāng)前水果加工業(yè)的一項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)。目前對(duì)果渣的利用主要集中在飼料加以及纖維素的生產(chǎn)等方面。
[0003]中國專利200510041807.0公開了一種蘋果渣液固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)飼料蛋白的方法。其將粉碎的蘋果渣配料成液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基，然后接入種子培養(yǎng)成熟的混合菌種進(jìn)行液態(tài)深層發(fā)酵，最后將深層發(fā)酵液在接入到蘋果渣的固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵。這種方法生產(chǎn)的飼料蛋白產(chǎn)品蛋白含量高，營(yíng)養(yǎng)豐富，成本低廉，適合蘋果渣發(fā)酵生產(chǎn)飼料蛋白的工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)和推廣應(yīng)用。
[0004]中國專利200710069718.6公開了一種將楊梅果渣酶解制備功能性膳食纖維的方法，包括把楊梅榨汁后的廢棄楊梅果渣脫脂，加入磷酸鹽緩沖液和纖維素分解酶酶液，酶解
1-2h后醇析，真空干燥，得到楊梅果渣功能性膳食纖維。本發(fā)明簡(jiǎn)單合理，將楊梅變廢為寶，提高了楊梅果渣中可溶性膳食纖維含量，為楊梅產(chǎn)業(yè)鏈延伸提供了方法。同時(shí)有限解決了楊梅果渣堆置腐爛造成的一系列環(huán)境污染問題。
[0005]但是將果渣用于動(dòng)物飼料和膳食纖維的制造所獲得的經(jīng)濟(jì)效益并不高，所以如何將果渣中纖維素和果膠物質(zhì)轉(zhuǎn)化為工業(yè)化生產(chǎn)可利用的果糖、木糖、葡萄糖和低聚糖等高附加值的產(chǎn)物是今后研究的方向之一。因此獲得一種酶活高，葡萄糖得率高的果渣酶并將其應(yīng)用于果渣酶解工業(yè)當(dāng)中便顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種果渣酶，用于果渣酶解工業(yè)，克服現(xiàn)有技術(shù)中酶活低及產(chǎn)物得率低的缺點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種果渣酶，其特征在于，按如下重量份數(shù)組成:纖維素酶10-15份、果膠酶5-10份、木聚糖酶3-8份、甘油10-15份、NaC15-10份、水52-67份。
[0009]所述果渣酶的制備方法如下:
[0010](I)按比例稱取所述果渣酶中的各組分；
[0011](2)于20_25°C條件下將甘油與水混合均勻后，將NaCl溶解于甘油-水溶液中；[0012](3)將預(yù)先稱量好的纖維素酶、果膠酶及木聚糖酶置于混合機(jī)中攪拌，同時(shí)將甘油-NaCl-水溶液份3-5次加入混合機(jī)，攪拌時(shí)間為5-10分鐘。
[0013](4)攪拌均勻后于常溫或冷室中保存。
[0014]所述果膠酶和木聚糖酶，源于寧夏夏盛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司產(chǎn)品。
[0015]所述纖維素酶制備方法如下:
[0016]( 1)黑曲霉菌種活化
[0017](2)黑曲霉液體種子培養(yǎng)
[0018]將黑曲霉菌株接入500mL三角瓶中，種子培養(yǎng)基裝量100毫升，30°C、150rpm搖床培養(yǎng) 72-96h。
[0019](3)黑曲霉發(fā)酵培養(yǎng)
[0020]將步驟(2)得到的黑曲霉種子液體種子以10% (v/v)接種量接入裝有7.5L發(fā)酵液的IOL發(fā)酵罐中，控制pH值恒定為6.0±0.2，培養(yǎng)溫度30 ±0.1°C，攪拌速度300rpm，通風(fēng)量(v/v) 1:0.8-1.2，培養(yǎng)時(shí)間96h，溶解氧20-30%。
[0021]所述發(fā)酵培養(yǎng)基組成為:纖維素粉100g、硫酸銨5g、硫酸鎂0.25g、磷酸二氫鉀lg、氯化鈉0.lg、自來水定容1000mL, pH值5-6,121°C滅菌20min。
[0022](4)發(fā)酵液經(jīng)過濾、濃縮、調(diào)配、精濾、干燥得到纖維素酶。
[0023]本發(fā)明提供的產(chǎn)高活力纖維素酶的菌株具體為黑曲霉(Aspergillus niger)L1-2013-03。該菌株已于2013年7月15日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微生物中心(簡(jiǎn)稱CGMCC，地址為:中國北京市朝陽區(qū)北辰西路I號(hào)院3號(hào)，郵編100101)，保藏號(hào)為 CGMCC N0.7927。
[0024]優(yōu)選的，果渣酶按如下重量份數(shù)組成:纖維素酶15份、果膠酶8份、木聚糖酶5份、甘油10份、NaCllO份、水52份。
[0025]所述果渣酶在果渣酶解工業(yè)中的應(yīng)用條件為:
[0026]溫度:最適溫度40°C -50°C，有效溫度20°C -60°C ；
[0027]pH 值:最適 pH 值 3.5-5.5，有效 PH3.0—6.0 ；
[0028]添加量:400-1000ml/t果洛；
[0029]作用時(shí)間:2h_6h。
[0030]優(yōu)選的應(yīng)用條件為:45°C，pH值4條件下，每噸果渣添加800mL果渣酶，酶解4h.[0031]有益效果:
[0032]1、本發(fā)明所使用的纖維素酶由黑曲霉(Aspergillus niger)L1-2013_03經(jīng)生物發(fā)酵獲得，該菌株經(jīng)篩選過程培養(yǎng)基優(yōu)化，與出發(fā)菌株相比生長(zhǎng)迅速，28°C發(fā)酵4天，發(fā)酵液纖維素酶中的外切葡聚糖酶、內(nèi)切葡聚糖酶、葡萄糖苷酶和濾紙酶活力分別達(dá)到 620U/mL、1289U/mL、456U/mL 和 732U/mL，分別比出發(fā)菌株提高了 9.21 倍、7.43 倍、8.15倍和10.31倍。
[0033]2、本發(fā)明中的果渣酶酶活高，酶解果渣的葡萄糖得率45-55%，比用其他方式得到的葡萄糖得率(10%_30%)有大幅度的提高。
【具體實(shí)施方式】
[0034]實(shí)施例1:一種纖維素酶制備方法包括如下步驟:[0035](I)黑曲霉囷種活化
[0036]將保存完好的黑曲霉的斜面菌種接種于斜面培養(yǎng)基，30°C培養(yǎng)2d，直至菌絲體成熟、產(chǎn)大量黑色孢子。
[0037]所述斜面培養(yǎng)基組成如下:12°Brix麥芽汁1000mL,瓊脂2%，pH值自然，121°C滅菌20min ；
[0038](2)黑曲霉液體種子培養(yǎng)
[0039]將菌株L1-2013-03接入500mL三角瓶中，種子培養(yǎng)基裝量100毫升，30°C、150rpm搖床培養(yǎng)84h。
[0040](3)黑曲霉發(fā)酵培養(yǎng)
[0041]將種子液以10% (v/v)接種量接入裝有7.5L發(fā)酵液的IOL發(fā)酵罐中，控制pH值恒定為6.0,培養(yǎng)溫度30°C，攪拌速度300rpm，通風(fēng)量(v/v)l:1,培養(yǎng)時(shí)間96h，溶解氧25%。
[0042]所述發(fā)酵培養(yǎng)基組成為:纖維素粉100g、硫酸銨5g、硫酸鎂0.25g、磷酸二氫鉀lg、氯化鈉0.lg、自來水定容1000mL, pH值5.5，121°C滅菌20min。
[0043](4)發(fā)酵液經(jīng)過濾、濃縮、調(diào)配、精濾、干燥得固體纖維素酶。
[0044]經(jīng)上述制備方法得到的發(fā)酵液中的纖維素酶中外切葡聚糖酶、內(nèi)切葡聚糖酶、β -葡萄糖苷酶和濾紙酶活力分別達(dá)到620U/mL、1289U/mL、456U/mL和732U/mL。
[0045]實(shí)施例2:—種果渣酶及其應(yīng)用
`[0046]—種果渣酶，按如下重量份數(shù)組成:纖維素酶10份、果膠酶5份、木聚糖酶3份、甘油10份、NaCl5份、水67份。
[0047]所述木聚糖酶和果膠酶為寧夏夏盛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司產(chǎn)品。
[0048]所述纖維素酶由實(shí)施例1所述方法獲得。
[0049]將所述的果渣酶按每噸果渣600mL的添加量添加于待處理果渣中，在40°C，pH值3條件下酶解2h，采用DNS法測(cè)定酶解液中的葡萄糖得率為45%
[0050]實(shí)施例3:—種果渣酶及其應(yīng)用
[0051]一種果渣酶，按如下重量份數(shù)組成:纖維素酶15份、果膠酶8份、木聚糖酶5份、甘油10份、NaCllO份、水52份。
[0052]所述木聚糖酶和果膠酶為寧夏夏盛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司產(chǎn)品。
[0053]所述纖維素酶由實(shí)施例1所述方法獲得。
[0054]將所述的果渣酶按每噸果渣800mL的添加量添加于待處理果渣中，在45°C，pH值4條件下酶解4h，采用DNS法測(cè)定酶解液中的葡萄糖得率為55%
[0055]實(shí)施例4:一種果渣酶的制備方法:
[0056](I)按比例稱取所述果渣酶中的各組分:纖維素酶15份、果膠酶8份、木聚糖酶5份、甘油10份、NaCllO份、水52份；
[0057](2)于25°C條件下將甘油與水混合均勻后，將NaCl溶解于甘油-水溶液中；
[0058](3)將預(yù)先稱量好的纖維素酶、果膠酶及木聚糖酶置于混合機(jī)中攪拌，同時(shí)將甘油-NaCl-水溶液份5次加入混合機(jī)，攪拌時(shí)間為10分鐘；
[0059](4)攪拌均勻后于4°C冷室中保存。
【權(quán)利要求】
1.一種果渣酶，其特征在于，所述果渣酶按如下重量份數(shù)組成:纖維素酶10-15份、果膠酶5-10份、木聚糖酶3-8份、甘油10-15份、NaC15-10份、水52-67份。 所述纖維素酶由黑曲霉(Aspergillus niger) L1-2013-03發(fā)酵制得，菌株編號(hào)CGMCCN0.7927。
2.如權(quán)利要求1所述的一種果渣酶，其特征在于，所述纖維素酶具體制備方法如下: (1)黑曲霉菌種活化 (2)黑曲霉液體種子培養(yǎng) 將黑曲霉菌株接入500mL三角瓶中，種子培養(yǎng)基裝量100毫升，30°C、150rpm搖床培養(yǎng)72-96h。 (3)黑曲霉發(fā)酵培養(yǎng) 將步驟(2)得到的黑曲霉種子液體種子以10% (v/v)接種量接入裝有7.5L發(fā)酵液的IOL發(fā)酵罐中，控制pH值恒定為6.0±0.2，培養(yǎng)溫度30 ±0.1°C，攪拌速度300rpm，通風(fēng)量(v/v) 1:0.8-1.2，培養(yǎng)時(shí)間 96h，溶解氧 20-30%。 (4)發(fā)酵液經(jīng)過濾、濃縮、調(diào)配、精濾、干燥得到纖維素酶。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種果渣酶，其特征在于，所述發(fā)酵培養(yǎng)基組成為:纖維素粉100g、硫酸銨5g、硫酸鎂0.25g、磷酸二氫鉀lg、氯化鈉0.lg、自來水定容lOOOmL，pH值5-6，121°C 滅菌 20min`。
4.如權(quán)利要求1所述的一種果渣酶，其特征在于，按如下重量份數(shù)組成:纖維素酶15份、果膠酶8份、木聚糖酶5份、甘油10份、NaCllO份、水52份。
5.如權(quán)利要求1所述的一種果渣酶，其特征在于，所述果渣酶在果渣酶解工業(yè)中的應(yīng)用條件為: (1)溫度:最適溫度40°C-50°C，有效溫度20°C -60°C ；
(2)pH 值:最適 pH 值 3.5-5.5，有效 PH3.0—6.0 ； (3)添加量:400-1000ml/t果渣； (4)作用時(shí)間:2h-6h。
6.如權(quán)利要求1所述的一種果渣酶，其特征在于，所述果渣酶在果渣酶解工業(yè)中的應(yīng)用條件為:45°C，pH值4條件下，每噸果渣添加800mL果渣酶，酶解4h。
7.—種果渣酶的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)按如下重量份數(shù)組成稱取所述果渣酶中的各組分:纖維素酶10-15份、果膠酶5-10份、木聚糖酶3-8份、甘油10-15份、NaC15-10份、水52-67份； (2)于20-25°C條件下將甘油與水混合均勻后，將NaCl溶解于甘油-水溶液中； (3)將預(yù)先稱量好的纖維素酶、果膠酶及木聚糖酶置于混合機(jī)中攪拌，同時(shí)將甘油-NaCl-水溶液份3-5次加入混合機(jī)，攪拌時(shí)間為5-10分鐘。 (4)攪拌均勻后于常溫或冷室中保存。 所述果膠酶和木聚糖酶，源于寧夏夏盛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司產(chǎn)品。 所述纖維素酶制備方法如下: ①黑曲霉(Aspergillusniger) L1-2013-03 活化; ②黑曲霉(Aspergillusniger) L1-2013-03液體種子培養(yǎng) 將黑曲霉菌株L1-2013-03接入500mL三角瓶中，種子培養(yǎng)基裝量100毫升，30°C、150rpm 搖床培養(yǎng) 72_96h; ③發(fā)酵培養(yǎng) 將步驟②得到的黑曲霉種子液體種子以10% (v/v)接種量接入裝有7.5L發(fā)酵液的IOL發(fā)酵罐中，控制pH值恒定為6.0 ± 0.2，培養(yǎng)溫度30 ± 0.1°C，攪拌速度300rpm，通風(fēng)量(v/v) 1:0.8-1.2，培養(yǎng)時(shí)間 96h，溶解氧 20-30%; ④發(fā)酵液經(jīng)過濾、濃縮、調(diào)配、`精濾、干燥得到纖維素酶。
【文檔編號(hào)】C12N9/88GK103695392SQ201310686847
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】趙迎春, 曾偉, 謝合群 申請(qǐng)人:寧夏夏盛實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司