[發明專利]一種降解玉米秸稈產還原糖的復合酶

無效

• 申請號: 200910022106.0
• 申請日: 2009-04-20
• 公開（公告）號: CN101532004A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 張強;馬齊;徐升運;陳衛鋒;趙文娟;阮祥穩;秦濤
• 申請（專利權）人: 陜西省科學院酶工程研究所
• 主分類號: C12N9/50
• 分類號: C12N9/50;C12P19/14;C12P19/02;C12N9/42;C12N9/26;C12N9/24;C12N9/20
• 代理公司: 中國科學院西安專利中心
• 代理人: 任 越

技術領域

本發明屬于生物酶工程技術領域，尤其涉及一種降解玉米秸稈產還原糖的專用復合酶。

背景技術

秸稈纖維素是世界上最豐富的可再生資源，是糧食、飼料及能源工業的潛在儲備資源。我國玉米秸稈的年產量在2億噸以上。玉米秸稈富含纖維素、半纖維素和木質素，同時含有部分果膠、淀粉、蛋白質等物質。其中纖維素約占30％～40％，是由8000～12000個葡萄糖單體以β-1，4-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域，國內研究也頗多，但皆因玉米秸稈的纖維結構穩定，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，污染嚴重，產物中副產物多，不利于后續發酵；單一酶或簡單組分的復合酶降解秸稈由于其酶系不全，秸稈需要進行預處理等特點，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，每克秸稈產總還原糖小于180mg；簡單組分的復合酶降解，每克秸稈產總還原糖小于220mg)；同時還需要高耗能的預處理，勢必造成生產成本高，缺乏工業化應用價值。

經檢索，該領域相關專利有：1.使用纖維素酶吸附酶解秸稈纖維素的方法(申請號200610011216.3)，該發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，未考慮秸稈的物質組成，對半纖維素及木質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。2.一種生物酶降解糖化作物秸稈的方法(申請號200610091922.3)，公開了一種生物酶降解糖化作物秸稈的方法，該發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化率也僅為52％。因此，該發明的酶組合必然導致成本過高，缺乏實際應用價值。3.植物纖維生物酶降解劑(申請號200610113275.1)，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(申請號200710085995.6)公開了農業廢棄物高效降解復合酶制劑及其制備方法，其僅公開了復合酶的配方，活性及制備方法，缺乏科學數據證明該復合酶的應用效果。

發明內容

本發明的目的是針對目前玉米秸稈化學法預處理污染嚴重，汽爆處理能耗高以及單一酶或簡單復合酶酶解效率低、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，缺乏實際應用價值的難題，提供一種降解玉米秸稈產還原糖的復合酶。

本發明所提出的降解玉米秸稈產還原糖的復合酶，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1萬U/g，蛋白酶活力不低于6萬U/g，脂肪酶活力不低于1萬U/g，殼聚糖酶活不低于1萬U/g。

本發明降解玉米秸稈產還原糖復合酶的使用方法：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％添加所述的復合酶，在45℃～50℃條件下振蕩反應20h～30h；其振蕩速度控制在100～200r/min范圍。