專利名稱：一種液體木聚糖酶的發酵生產方法
技術領域：
本發明屬于酶菌的制取技術領域，是一種液體木聚糖酶的發酵生產方法。
背景技術：
生物質乙醇的研發是當前各國新資源戰略的重點。世界各國，尤其是美 國、加拿大、德國、瑞典、日本等發達國家，都在致力于開發清潔高效的生 物質能利用技術，但是目前世界上還沒有一家工業規模利用生物質原料生產 燃料乙醇的企業。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 應用于造紙、食品、飼料添加劑等領域。在利用纖維質原料生產酒精的領域 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，把木糖轉化為酒精，增加纖維質原料的乙醇產出率。近年來， 國際上十分重視對該酶的研究，而現有技術所生產的木聚糖酶，在分解半纖 維素時形成的產物主要是低聚木糖，木糖的含量較低，不適于纖維質原料酒 精生產使用，這主要是培養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燃料乙醇方面的工業化應用，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技術 目前還沒有得到解決。因而，目前酒精的工業化生產仍然以糧食為原料，資 源消耗量大，生產成本高，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，也給環境帶來不 同程度的污染。
發明內容
本發明的目的是提供一種酶活高，成本低，易操作、發酵周期短、產品 質量穩定，無毒無污染的液體木聚糖酶的發酵生產方法。
實現本發明的目的所采取的技術方案是液體木聚糖酶的發酵生產方法 包括以下步驟
(1) 菌種選取在木聚糖酶生產菌株中挑選出黑曲霉誘變株作為生產菌 株放在PDA斜面菌苔上保存備用；
(2) 菌種培養挑取菌苔旺盛的斜面菌種放入培養瓶中，在28 32。C的
溫度條件下培養1 2天，然后在種子罐中加入培養基，再將培養瓶菌種按培 養基2% 10%的重量百分比接入種子罐中，在28 34。C溫度、通風比0.2 0. 6v/v條件下培養12 40小時，其中培養基為2 5%重量百分比濃度的麩皮 水混合液，制得發酵菌種；
(3) 發酵處理按重量百分比2 10%的生產菌種、2 8%粉碎粒度0. 5mm 以下的玉米芯、0. 5 6%的玉米漿、0. 5 1%營養鹽、75 95%的水混合成發酵 漿料，將發酵漿料放入發酵罐中按通風量O. 2 0. 6v/v、攪拌轉速150 350rpm 進行通風攪拌發酵，并在發酵24h后每隔2 6小時按初始發酵漿料重量流加0. 1 3%的玉米漿和0. 01 0. 2%的玉米芯，溫度控制在25 35°C，發酵3 5 天，經板框過濾濾去發酵漿液中的殘渣即可制成液體木聚糖酶。
(4)殘渣處理將發酵過濾得到的固體殘渣，作為飼料添加劑出售。
按照上述方法生產的液體木聚糖酶，采用高產酶活的黑曲霉誘變株作為 生產菌株，以玉米芯、玉米漿作為發酵基料，能夠保證霉菌生長繁殖快，生 產的木聚糖酶無毒、無害，含有內切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 法還具有生產工藝簡單，操作實施方便，原料來源廣泛，生產成本低，無污 染，等優點適宜于規模化工業生產。
本方法生產的液體木聚糖酶既可應用于輕工造紙、食品、能源、飼料以 及環保等領域，更可用于生物乙醇，提高生物質原料向酵母可利用單糖的轉 化效率，從而提高生物質原料獲得燃料乙醇的效率，填補了纖維乙醇行業木 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基，發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物質，用作飼料添加劑效益明顯。
具體實施例方式
本發明生產液體木聚糖酶的方法，采用黑曲霉誘變株作為生產菌株，在 低糖培養基上進行液體深層通風發酵生產木聚糖酶制劑，能使酶合成不受阻 遏而且生長迅速，酶活與成本比值高，技術易掌握、發酵周期短、產品質量 穩定，無毒無污染。所生產的木聚糖酶，其成分主要包括內切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，提高生物質原料向酵母可利用單糖的轉化效率，從而提高生物質原料獲得燃料乙醇的效率，能夠應用在輕工造紙、食品、能源、飼 料以及環保等領域，同時填補了植物纖維乙醇行業木聚糖中缺乏木糖苷酶的 空白，發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 白等營養物質，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， 下面結合實施例進一步說明。 實施例1
下面以50L發酵罐為例對本發明做以詳細的說明
首先在木聚糖酶生產菌株中挑選出黑曲霉誘變株作為生產菌株放在PDA 斜面菌苔上保存備用；再挑取菌苔旺盛的斜面菌種放入培養瓶中，在28。C的 溫度條件下培養2天，然后在種子罐中加入培養基，再將培養瓶菌種按培養 基2%的重量百分比接入種子罐中，在28溫度、通風比0. 2 0. 6v/v條件下培 養40小時，其中培養基為2%重量百分比濃度的麩皮水混合液，制得生產菌種； 按重量百分比10%的生產菌種、8%粉碎粒度0.5nnn以下的玉米芯、6%的玉米 漿、1%營養鹽、75%的水混合成發酵漿料，將發酵漿料放入5m3發酵罐中按通 風量0. 2 0. 6v/v、攪拌轉速150 350rpm進行通風攪拌發酵，并在發酵24h 后每隔2小時按初始發酵漿料重量流加0. 1%的玉米漿和0. 01%的玉米芯，溫 度控制在25。C，發酵5天，100目濾布手工過濾濾去發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發酵罐為例對本發明做以詳細地說明
首先在木聚糖酶生產菌株中挑選出黑曲霉誘變株作為生產菌株放在PDA 斜面菌苔上保存備用；再挑取菌苔旺盛的斜面菌種放入培養瓶中，在3(TC的溫度條件下培養35小時，然后在種子罐中加入培養基，再將培養瓶菌種按培 養基6%的重量百分比接入種子罐中，在32。C溫度、通風比0.2 0.6v/v條件 下培養25小時，其中培養基為4%重量百分比濃度的麩皮水混合液，制得生產 菌種；按重量百分比2%的生產菌種、2Q/4分碎粒度0.5mm以下的玉米芯、0.5% 的玉米漿、0.5%營養鹽、95%的水混合成發酵漿料，將發酵漿料放入5(W發酵 罐中按通風量0.2 0.6v/v、攪拌轉速150 350rpm進行通風攪拌發酵，并在 發酵24h后每隔4小時按初始發酵漿料重量流加2%的玉米漿和0. 1%的玉米芯， 溫度控制在30。C，發酵4天，用板框過濾濾去發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^發酵罐為例對本發明做以詳細地說明
首先在木聚糖酶生產菌株中挑選出黑曲霉誘變株作為生產菌株放在PDA 斜面菌苔上保存備用；再挑取菌苔旺盛的斜面菌種放入培養瓶中，在32t的 溫度條件下培養1天，然后在種子罐中加入培養基，再將培養瓶菌種按培養 基10%的重量百分比接入種子罐中，在34'C溫度、通風比0.2 0.6v/v條件下 培養12小時，其中培養基為5%重量百分比濃度的麩皮水混合液，制得生產 菌種；按重量百分比696的生產菌種、6y。粉碎粒度0.5mm以下的玉米芯、3.3% 的玉米漿、0.7%營養鹽、84%的水混合成發酵漿料，將發酵漿料放入50L發 酵罐中按通風量0.2 0.6v/v、攪拌轉速150 350rpm進行通風攪拌發酵，并 在發酵24h后每隔6小時按初始發酵漿料重量流加3°/。的玉米漿和0.2%的玉 米芯，溫度控制在35。C，發酵3天，用板框過濾濾去發酵漿液中的殘渣即可 制成液體的纖維素酶。
權利要求
1、一種液體木聚糖酶的發酵生產方法，其特征在于它包括以下步驟(1)菌種選取在木聚糖酶生產菌株中挑選出黑曲霉誘變株作為生產菌株放在PDA斜面菌苔上保存備用；(2)菌種培養挑取菌苔旺盛的斜面菌種放入培養瓶中，在28～32℃的溫度條件下培養1～2天，然后在種子罐中加入培養基，再將培養瓶菌種按培養基2％～10％的重量百分比接入種子罐中，在28～34℃溫度、通風比0.2～0.6v/v條件下培養12～40小時，其中培養基為2～5％重量百分比濃度的麩皮水混合液，制得發酵菌種；(3)發酵處理按重量百分比2～10％的生產菌種、2～8％粉碎粒度0.5mm以下的玉米芯、0.5～6％的玉米漿、0.5～1％營養鹽、75～95％的水混合成發酵漿料，將發酵漿料放入發酵罐中按通風量0.2～0.6v/v、攪拌轉速150～350rpm進行通風攪拌發酵，并在發酵24h后每隔2～6小時按初始發酵漿料重量流加0.1～3％的玉米漿和0.01～0.2％的玉米芯，溫度控制在25～35℃，發酵3～5天，經板框過濾濾去發酵漿液中的殘渣即可制成液體木聚糖酶。(4)殘渣處理將發酵過濾得到的固體殘渣，作為飼料添加劑出售。
全文摘要
本發明涉及一種液體木聚糖酶的發酵生產方法，它是采用黑曲霉誘變株作為生產菌株，在低糖培養基上進行液體深層通風發酵生產木聚糖酶制劑，該方法能使酶合成不受阻遏而且生長迅速，其生產的木聚糖酶無毒、無害，可應用于輕工造紙、食品、能源、飼料以及環保等領域，尤其可用于植物纖維乙醇的大規模生產，開辟了利用農業廢棄物生產能源的有效途徑。而且該方法具有酶活與成本比值高，技術易掌握、發酵周期短、產品質量穩定，無毒無污染等優點。同時發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物質，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 優先權日2008年12月30日
發明者任建偉, 呂世鋒, 楊付偉, 王林風, 閆振麗 申請人:河南天冠企業集團有限公司