[發(fā)明專利]一種黑曲霉菌株發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶和多肽蛋白飼料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910272714.7
• 申請日: 2009-11-10
• 公開（公告）號: CN101717729A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷臘生;張麒麟
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢博普奧多肽生產(chǎn)技術(shù)有限公司
• 主分類號: C12N1/14
• 分類號: C12N1/14;C12N9/42;A23K1/00;C12R1/685
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微生物制品領(lǐng)域，更具體涉及一種高產(chǎn)纖維素酶的黑曲霉菌株，同 時(shí)還涉及黑曲霉菌株發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶和多肽蛋白飼料的制備方法。該菌株適用于 農(nóng)林植物的纖維素降解，生產(chǎn)出燃料乙醇、生物飼料、生物肥料、食品、環(huán)境治理、 紡織服裝、化工醫(yī)藥等行業(yè)。

背景技術(shù)

纖維素酶是一種在分解纖維素時(shí)能起催化作用的酶，它廣泛存在于真菌、細(xì)菌和 動(dòng)物等生物體內(nèi)。目前，主要應(yīng)用真菌發(fā)酵產(chǎn)生纖維素酶，所用菌株屬木霉屬 (Trichoderma)、曲霉屬(Aspergillus)、青霉屬(Penicillium)。纖維素酶難于純 化。實(shí)際應(yīng)用時(shí)多為混合酶類。它主要用于食品工業(yè)、環(huán)境行業(yè)、釀造業(yè)、飼料工 業(yè)、紡織服裝業(yè)、醫(yī)藥業(yè)、造紙、日用化工、工業(yè)洗滌、煙草、石油開采等各個(gè)領(lǐng) 域，其應(yīng)用前景十分廣闊(高倫江等，2007)。2007年12月，美國總統(tǒng)布什簽署 了《2007年能源獨(dú)立和安全法案》，該法案要求到2020年美國至少年產(chǎn)360億加 侖的可再生燃料，這幾乎是現(xiàn)在的5倍。其中以農(nóng)業(yè)廢棄物、木屑和牧草等植物纖 維素制造的生物燃料要占到160億加侖，占總量的44.44％。

據(jù)美國《技術(shù)評論》評出2008年最激動(dòng)人心的技術(shù)中，纖維素酶技術(shù)名列前茅。 因?yàn)槔w維素酶可以將全世界產(chǎn)生的植物體纖維[約為1.55×10¹¹噸干物質(zhì)，其中纖維 素和半纖維素約為0.85×10¹¹噸，我國有農(nóng)林植物纖維及工業(yè)性纖維15億噸(張健 泉等，2003；趙林果等，2007)]降解成單糖、寡糖等。且可供微生物利用，轉(zhuǎn)化為 燃料、食品、飼料、藥品、化工原料等無疑解決了人類能源、糧食、資源和環(huán)境危 機(jī)的重要途徑(DuffSTB.1966)。

纖維素酶根據(jù)其催化反應(yīng)功能的不同可分為1，4-β-D-glucanophydrolase或 endo-1，4-β-D-glucanase，EC3.2.1.4(內(nèi)切葡聚糖酶)，1，4-β-D-glucanase?cellobilhydrolase 或exo-1，4-β-D-glucanase，EC3.2.1.91(外切葡聚糖酶)和β-1，4-glucosidase， EC3.2.1.21(β-葡萄糖苷酶)。內(nèi)切葡聚糖酶隨機(jī)地在纖維素分子內(nèi)部酶切β-1，4糖苷 鍵；外切葡萄糖酶能從纖維素分子的還原或非還原端切割糖苷鍵，生產(chǎn)纖維二糖； 纖維二糖經(jīng)β-葡萄糖苷酶(纖維二糖酶)酶切成為單個(gè)的葡萄糖分子。只有在這三 種酶的協(xié)同作用，最終才能將纖維素酶降解成葡萄糖。微生物特別是真菌能產(chǎn)生這 類復(fù)合酶。從而將纖維素大分子降解為葡萄糖小分子為自己或其他微生物利用(劉 樹立等，2007；楊永彬等，2004)。

纖維素酶主要來源于植物、動(dòng)物和微生物。纖維素酶廣泛存在于植物中，在植 物發(fā)育的不同階段發(fā)揮著水解細(xì)胞壁的作用，如果實(shí)成熟、蒂柄脫落等過程。但在 植物中提取纖維素酶比較困難，且含量不高。1924年，cleveland提出食木性的節(jié)肢 動(dòng)物和食草性動(dòng)物之所以以植物為食料，是因?yàn)槠潴w內(nèi)含有大量的可以水解纖維素 的共生菌的緣故。1963年，marshall等檢測到蝸牛體內(nèi)含有纖維素酶。Scrivener等 發(fā)現(xiàn)蟑螂的中胸和前胸有纖維素酶的存在。1998年，Smant等和Watanabe等用分 子生物學(xué)的方法，從植物線蟲和螞蟻中分別獲得β-1，4-葡萄糖苷酶的DNA，從而進(jìn) 一步證明了動(dòng)物體內(nèi)確實(shí)存在內(nèi)源性纖維素酶。但利用動(dòng)物生產(chǎn)纖維素酶是極其困 難的。

根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，20世紀(jì)60年代以來，國內(nèi)外共記錄了產(chǎn)纖維素酶的菌株大 約有53個(gè)屬的幾千個(gè)菌株。由放線菌產(chǎn)纖維素酶的產(chǎn)量最低，所以很少研究。細(xì)菌 產(chǎn)纖維素酶產(chǎn)量也不高，且為胞內(nèi)酶，生產(chǎn)難度很大，所以工業(yè)是很少用細(xì)菌作為 生產(chǎn)菌種。目前，在工業(yè)化生產(chǎn)纖維素酶的菌株主要為絲狀真菌，其中酶活力較強(qiáng) 的菌株為木霉、曲霉、根霉和青霉。以木霉屬和曲霉屬中最多，如里氏木霉、綠色 木霉、康氏木霉、黑曲霉。現(xiàn)已制成制劑的有綠色木霉、黑曲霉、鐮刀霉、擬青霉 和斜臥青霉等生產(chǎn)的纖維素酶(高倫江等，2007)。