專利名稱：一種提高纖維素酶單位活性的液體發(fā)酵工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微生物生產(chǎn)制造領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種提高纖維素酶單位活性的液體發(fā)酵工藝，具體是優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基配比，并改善種子罐及發(fā)酵罐條件，從而提高單位纖維素酶活性。
背景技術(shù)：
纖維素作為植物光合作用的主要多糖類產(chǎn)物，是地球上最為豐富的可再生天然資源。據(jù)估計，地球纖維素每年通過光合作用的更新量約為4X10、，所蘊藏的能量大約相當(dāng)于6400億t的石油所含的能量，而且纖維素的可再生性是石油等礦質(zhì)能源所不可比擬的。 然而，目前約80%纖維素未被開發(fā)利用，具有極為誘人的前景。目前的研究表明纖維素酶是一類誘導(dǎo)酶，麩皮中含淀粉、纖維素、半纖維素、有機氮及生長因子，其含有的豐富營養(yǎng)物質(zhì)可促進菌體的生長，所含的纖維素和半纖維素可能對酶的合成具有誘導(dǎo)作用。微晶纖維素是發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶比較理想的廉價碳源，對纖維素酶也有著較好的誘導(dǎo)作用。纖維素酶的合成過程中伴隨著產(chǎn)酸，并可能對纖維素酶的合成具有誘導(dǎo)作用，因而PH對產(chǎn)酶有著重要影響。但是，在高濃度碳源條件下，由于碳源代謝菌體大量產(chǎn)酸，培養(yǎng)液PH急劇下降，從而導(dǎo)致酶的失活和菌體生長的停滯，而不利于產(chǎn)酶。本專利在大量基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化了微晶纖維素與麩皮的配比，精確地求出它們的最佳濃度為微晶纖維素為 1.4%、麩皮為3.5%，在此濃度下也使pH得到有效的控制，使其始終維持在最佳產(chǎn)酶區(qū)。培養(yǎng)基，碳源微晶纖維素1. 4 %、麩皮3. 5 %輔料豆餅粉0.8% -1%, KH2PO4O. 4%,蛋白胨0.2%、酵母粉0.05%，搖瓶培養(yǎng)1 后，轉(zhuǎn)入種子罐及發(fā)酵罐中進行液體深層發(fā)酵。將以上培養(yǎng)基調(diào)漿裝入發(fā)酵罐，一級種子罐100L，發(fā)酵時間30h，通風(fēng)量為20m3/h ；二號種子罐lt，發(fā)酵時間 40h,通風(fēng)量為^m3/h，生產(chǎn)罐15t，通風(fēng)量為360m3/h，經(jīng)過55h完成發(fā)酵。生產(chǎn)過程可在線監(jiān)測PH，如有異常，維持pH值在5. 5附近即可。發(fā)酵液經(jīng)板框過濾或離心機分離以除去殘渣，濾液收集后濃縮至原料體積的1/10，然后將濃縮液經(jīng)噴霧干燥工序制成高活性纖維素酶粉。纖維素酶活性的測定方法用20mg新華濾紙為底物，加pH4. 8、0. IM的醋酸緩沖液 0. 9ml，再加適當(dāng)稀釋的酶液0. 1ml，在50°C反應(yīng)60分鐘，用3，5- 二硝基水楊酸法(DNS法) 測定生成的還原糖，以葡萄糖為標(biāo)準(zhǔn)糖，即每分鐘產(chǎn)生1 μ g葡萄糖為一個酶活力單位。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種提高纖維素酶單位活性的液體發(fā)酵工藝。該方法具體如下培養(yǎng)基配比，碳源微晶纖維素1. 4%、麩皮3. 5% ；輔料豆餅粉 0. 8 % -1 %、KH2PO4O. 4 %，蛋白胨 0. 2 %、酵母粉 0.05%。 搖瓶培養(yǎng)1 后，轉(zhuǎn)入種子罐及發(fā)酵罐中進行液體深層發(fā)酵。將以上培養(yǎng)基調(diào)漿裝入發(fā)酵罐，一級種子罐100L，發(fā)酵時間30h，通風(fēng)量為20m3/h ；二號種子罐lt，發(fā)酵時間 40h,通風(fēng)量為^m3/h，生產(chǎn)罐15t，通風(fēng)量為360m3/h，經(jīng)過55h完成發(fā)酵。生產(chǎn)過程可在線監(jiān)測PH，如有異常，維持pH值在5. 5附近即可。發(fā)酵酶液活性在1200u/g左右，考慮到烘干損失，利用此法生產(chǎn)出來的酶粉活性在10000U/g，超過國外公司同類產(chǎn)品。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步說明實施例115t發(fā)酵生產(chǎn)過程1、一號種子罐通風(fēng)量為20m3/h，二號種子罐通風(fēng)量為^m3/h，生產(chǎn)罐通風(fēng)量為 360m 3A ο2、空消溫度125度，30分鐘；實消溫度123度，時間40分鐘；消管道是0. 3Mpa，2個小時。3、種子罐pH自然；罐壓均是0. 05MPa;4、一號種子罐消前定容66L ；二號種子罐消前定容650L ；生產(chǎn)罐消前定容10噸 (種子罐消毒均先用外加套升溫到90度)5、參考數(shù)值一級種子罐培養(yǎng)30個小時，酶活200-400u/ml二級種子罐培養(yǎng)40個小時，酶活400-600u/ml以上生產(chǎn)罐培養(yǎng)55小時時酶活1100-1300u/ml
圖1100L種子罐示意圖。圖2生產(chǎn)設(shè)備流程圖。
權(quán)利要求
1.一種提高纖維素酶單位活性的液體發(fā)酵工藝，采用微晶纖維素與麩皮作為原料，添加豆餅粉、KH2PO4, (NH4) SO4等輔料制成培養(yǎng)基，經(jīng)滅菌處理之后接種試管和三角搖瓶，進行二級種子罐培養(yǎng)和發(fā)酵，其特征在于微晶纖維素與麩皮作為碳源，以里氏木酶Rut C-30 作為纖維素酶發(fā)酵菌株，在二級種子罐及發(fā)酵罐中進行液體深層發(fā)酵。發(fā)酵罐裝料系數(shù)為 66%。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的培養(yǎng)基，其特征在于培養(yǎng)基配比最佳為微晶纖維素1.4%, 麩皮3. 5%、豆餅粉1%、KH2P04 0 . 4%、蛋白胨0. 2%、酵母粉0. 05%,自來水配制成100%， 自然PH值。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的種子罐及發(fā)酵罐中進行液體深層發(fā)酵，其特征在于一級種子罐100L，發(fā)酵時間30h，通風(fēng)量為20m3/h ；二號種子罐lt，發(fā)酵時間40h，通風(fēng)量為^m3/h， 生產(chǎn)罐15t，發(fā)酵時間55h，通風(fēng)量為360m3/h，發(fā)酵完畢后經(jīng)過濾、濃縮、噴霧干燥工序制成高活性纖維素酶粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高纖維素酶單位活性的液體發(fā)酵工藝。該方法屬微生物發(fā)酵領(lǐng)域，利用里氏木酶Rut C-30作為纖維素酶發(fā)酵菌株，其特征是優(yōu)化培養(yǎng)基中微晶纖維素與麩皮的配比，其后優(yōu)化種子罐、發(fā)酵罐通風(fēng)量、發(fā)酵時間等因素。上述因素對酶活都有非常重要的影響。此法制酶工藝成熟，原料來源廣泛、成本低、穩(wěn)定性極佳，便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。由此法制得的發(fā)酵酶液活性達(dá)1200u/g，比國內(nèi)平均發(fā)酵水平高出25％以上。
文檔編號C12N9/42GK102250857SQ20101017688
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者史錦華, 楊兵 申請人:上海潛心科技有限公司