CN103695393A - 一种利用β-葡萄糖苷酶生产纤维素酶的方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用β-葡萄糖苷酶生产酸性纤维素酶的方法，属于酶制剂领域。所述利用β-葡萄糖苷酶生产纤维素酶的方法，主要通过将绿色木霉培养后，在发酵处理过程中每隔2-4小时按初始发酵浆料重量流加0.05-0.2%葡萄糖、0.001-0.005%的微晶纤维素、0.5-2%纤维二糖、0.001-0.005%的β-葡萄糖苷酶，发酵结束滤去发酵浆料中的残渣，即制得酸性液体纤维素酶。本发明所提供生产酸性液体纤维素酶的方法，比常规生产的技术和现有技术生产的纤维素酶的产量提高2倍以上，同时缩短发酵周期，提高生产效率，降低生产成本；该方法还具有生产工艺简单、操作简便、技术容易掌握、原料来源广泛、对环境无污染、适合大规模生产等优点。

Description

一种利用β-葡萄糖苷酶生产纤维素酶的方法及应用

技术领域：

本发明涉及酶制剂领域，尤其涉及一种利用β-葡萄糖苷酶生产酸性纤维素酶的方法。

背景技术：

1837年，Liebig和Wohler首次在苦杏仁汁中发现了β-葡萄糖苷酶。β-葡萄糖苷酶(EC3.2.1.21)的英文名是β-glucosidase，属于水解酶类，又称β-D-葡萄糖苷水解酶，别名龙胆二糖酶、纤维二糖酶和苦杏仁苷酶。β-葡萄糖苷酶可水解结合于末端非还原性的β-D-糖苷键，释放出β-D-葡萄糖和相应配基。近年来人们发现β-葡萄糖苷酶也具有转糖苷活性，可以将水解活性释放出的配基与葡萄糖，以β-1,6糖苷键形式转移到其他糖底物上，并且采用该酶的转苷活性可生产低聚龙胆糖。

纤维素酶是一种重要的复合酶产品，主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成，还有很高活力的木聚糖酶活力。近年来，由于纤维素酶在饲料、酒精、纺织和食品等领域具有巨大的市场潜力，已被国内外业内人士看好，因此纤维素酶是酶制剂工业中的一个新的增长点。但实际生产过程中，纤维素酶产量非常低，而且生产成本高，其主要原因在于以下几个方面：1、诱导物原料如乳糖、葡萄糖用量大且市场价高；2、生产周期长，高达170h；3、纤维素酶酶活偏低；4、后提取困难，酶获得率偏低。

发明内容：

本发明所解决的技术问题是克服现有纤维素酶生产技术中生产周期长、纤维素酶酶活力低、后提取困难的缺陷，提供一种利用β-葡萄糖苷酶生产纤维素酶的方法，该方法生产工艺简单、操作简便，同时缩短发酵周期，提高生产效率，原料来源广泛、对环境无污染，非常适合大规模生产。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用β-葡萄糖苷酶生产纤维素酶的方法，包括如下步骤：

（1）菌种选取：绿色木霉作为生产菌株，并在斜面菌台上保存备用；

（2）菌种培养：将斜面菌台上的菌株放入培养瓶中在20-40℃的温度条件下培养1-3天，然后放入种子罐中进行通风搅拌培养12-40小时；

（3）发酵处理：按重量百分比取5-15%的培养菌种、2-5%的微晶纤维素、1-3%的葡萄糖、1-2%的玉米浆、70-95％的水混合成发酵浆料，将发酵浆料放入发酵罐中进行通风搅拌发酵，温度控制在25-35℃发酵25个小时后降低温度到5-9℃之间，保持0.5-1小时，提高温度到25-35℃继续发酵45-85小时，此发酵过程中每隔2-4小时按初始发酵浆料重量流加0.05-0.2%葡萄糖、0.001-0.005%的微晶纤维素、0.5-2%纤维二糖、0.001-0.005%的β-葡萄糖苷酶，发酵结束滤去发酵浆料中的残渣，即制得酸性液体纤维素酶。

有益效果：

本发明所提供生产酸性液体纤维素酶的方法，比常规生产的技术和现有技术生产的纤维素酶的产量提高2倍以上，同时缩短发酵周期，提高生产效率，降低生产成本；本发明方法采用变温调节方法，生产过程中发现此方法有效的提高了酶的产量和酶活力；该方法还具有生产工艺简单、操作简便、技术容易掌握、原料来源广泛、对环境无污染、适合大规模生产等优点。本发明生产的酸性液体纤维素酶可广泛应用于饲料、纺织、石油、果蔬加工、造纸业、中成药加工，特别是生物质乙醇制取等领域。

本发明提供的β-葡萄糖苷酶具有具有转糖苷作用，在转糖苷作用下，可以使纤维二糖等寡糖生成低聚龙胆糖等诱导物，再经细胞膜上的组成性透性酶***进入细胞内，启动细胞内纤维素酶的合成。故而可以利用β-葡萄糖苷酶催化合成低聚龙胆糖来诱导纤维素酶的生产，具有巨大的商业价值和现实意义。

所制成的纤维素酶活力比现有技术生产的分别提高了20-30%，产品获得率分别提高了10%和20%。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施例应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施例中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。

实施例1

一种利用β-葡萄糖苷酶生产纤维素酶的方法，包括如下步骤：

（1）菌种选取：以绿色木霉CICC13001作为生产菌株，并在斜面菌台上保存备用；

（2）菌种培养：将斜面菌台上的菌株放入培养瓶中在30℃的温度条件下培养2天，然后放入种子罐中进行通风搅拌培养30小时；

（3）发酵处理：按重量百分比取10%的培养菌种、4%的微晶纤维素、2%的葡萄糖、1%的玉米浆、83％的水混合成发酵浆料，将发酵浆料放入发酵罐中进行通风搅拌发酵，温度控制在30℃发酵25个小时后降低温度到6℃之间，保持0.6小时，提高温度到30℃继续发酵60小时，此发酵过程中每隔3小时按初始发酵浆料重量流加0.1%葡萄糖、0.003%的微晶纤维素、1%纤维二糖、0.003%的β-葡萄糖苷酶，发酵结束滤去发酵浆料中的残渣，即制得酸性液体纤维素酶。

采用本发明方法后，所制成的纤维素酶活力比非变温生产的提高了21%，产品获得率提高了13%。

Claims (6)

1.一种利用β-葡萄糖苷酶生产纤维素酶的方法，包括如下步骤：

（1）菌种选取：绿色木霉作为生产菌株，并在斜面菌台上保存备用；

（2）菌种培养：将斜面菌台上的菌株放入培养瓶中在20-40℃的温度条件下培养1-3天，然后放入种子罐中进行通风搅拌培养12-40小时；

（3）发酵处理：按重量百分比取5-15%的培养菌种、2-5%的微晶纤维素、1-3%的葡萄糖、1-2%的玉米浆、70-95％的水混合成发酵浆料，放入发酵罐中进行通风搅拌发酵，温度控制在25-35℃，发酵25个小时后降低温度到5-9℃之间，保持0.5-1小时，提高温度到25-35℃继续发酵45-85小时，此发酵过程中每隔2-4小时按初始发酵浆料重量流加0.05-0.2%葡萄糖、0.001-0.005%的微晶纤维素、0.5-2%纤维二糖、0.001-0.005%的β-葡萄糖苷酶。

2.如权利要求1所述的利用β-葡萄糖苷酶生产纤维素酶的方法，其特征在于，所述绿色木霉为CICC13001。

3.如权利要求1所述的利用β-葡萄糖苷酶生产纤维素酶的方法，其特征在于，按重量百分比取10%的培养菌种、4%的微晶纤维素、2%的葡萄糖、1%的玉米浆、83％的水混合成发酵浆料，放入发酵罐中进行通风搅拌发酵，温度控制在30℃发酵25个小时后降低温度到6℃之间，保持0.6小时，提高温度到30℃继续发酵60小时。

4.如权利要求3所述的利用β-葡萄糖苷酶生产纤维素酶的方法，其特征在于，发酵过程中每隔3小时按初始发酵浆料重量流加0.1%葡萄糖、0.003%的微晶纤维素、1%纤维二糖、0.003%的β-葡萄糖苷酶。

5.一种β-葡萄糖苷酶在生产纤维素酶中的应用，包括如下步骤：

（1）菌种选取：绿色木霉作为生产菌株，并在斜面菌台上保存备用；

（2）菌种培养：将斜面菌台上的菌株放入培养瓶中在20-40℃的温度条件下培养1-3天，然后放入种子罐中进行通风搅拌培养12-40小时；

（3）发酵处理：按重量百分比取5-15%的培养菌种、2-5%的微晶纤维素、1-3%的葡萄糖、1-2%的玉米浆、70-95％的水混合成发酵浆料，放入发酵罐中进行通风搅拌发酵，温度控制在25-35℃发酵25个小时后降低温度到5-9℃之间，保持0.5-1小时，提高温度到25-35℃继续发酵45-85小时，此发酵过程中每隔2-4小时按初始发酵浆料重量流加0.05-0.2%葡萄糖、0.001-0.005%的微晶纤维素、0.5-2%纤维二糖、0.001-0.005%的β-葡萄糖苷酶，发酵结束滤去发酵浆料中的残渣，制得酸性液体纤维素酶。

6.如权利要求5所述的β-葡萄糖苷酶在生产纤维素酶中的应用，包括如下步骤：

（1）菌种选取：以绿色木霉CICC13001作为生产菌株，并在斜面菌台上保存备用；

（2）菌种培养：将斜面菌台上的菌株放入培养瓶中在30℃的温度条件下培养2天，然后放入种子罐中进行通风搅拌培养30小时；

（3）发酵处理：按重量百分比取10%的培养菌种、4%的微晶纤维素、2%的葡萄糖、1%的玉米浆、83％的水混合成发酵浆料，将发酵浆料放入发酵罐中进行通风搅拌发酵，温度控制在30℃发酵25个小时后降低温度到6℃之间，保持0.6小时，提高温度到30℃继续发酵60小时，此发酵过程中每隔3小时按初始发酵浆料重量流加0.1%葡萄糖、0.003%的微晶纤维素、1%纤维二糖、0.003%的β-葡萄糖苷酶，发酵结束滤去发酵浆料中的残渣，即制得酸性液体纤维素酶。