[發明專利]通過補加低聚木糖調整發酵纖維素復合酶配比的方法

有效

• 申請號: 201310014065.7
• 申請日: 2013-01-15
• 公開（公告）號: CN103045568A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 熊鵬;宇文偉剛;賀建龍;徐繼明
• 申請（專利權）人: 熊鵬
• 主分類號: C12N9/42
• 分類號: C12N9/42;C12R1/885
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

技術領域

本發明屬于生物酶領域，具體地說，涉及一種通過補加低聚木糖來調整發酵纖維素復合酶中β葡萄糖苷酶配比的方法。

技術背景

纖維素是由葡萄糖通過β-1,4-糖苷鍵連接而成的高聚多糖分子。纖維素酶具備水解木質纖維素成糖的能力，這使得其具有廣泛的應用前景。纖維素酶為復合酶，由三類酶組成：內切葡聚糖酶(EG)、外切葡聚糖酶(CBH)和β葡萄糖苷酶(BG)。EG作用于不溶性纖維素的表面，破壞其晶體結構，將內部的纖維素鏈暴露出來使其易于水解；CBH將暴露出來的纖維素鏈水解為2～4個單位的寡糖；BG最終將其降解為葡萄糖單糖。纖維素酶水解纖維素能力是通過多種酶的協同作用發揮的，因此纖維素酶整體酶的效果不僅取決于各個酶的自身酶活，同時取決于協同作用中酶的種類及酶之間的比例。纖維素乙醇生產過程是通過纖維素酶的作用把纖維素原料水解為葡萄糖后再通過微生物進行乙醇發酵生產。其中，把纖維素原料水解為葡萄糖過程在一般生產廠家稱做糖化過程，此過程為整個乙醇生產過程中的關鍵步驟。在高效纖維素酶中，β葡萄糖苷酶在整個復合酶中的比例關系著纖維素原料糖化效率的高低。目前市面上的各種纖維素酶中β葡萄糖苷酶的比例并不是很理想，有些纖維素酶整體酶活（FPA）很高，但是β葡萄糖苷酶比例太低；有些纖維素復合酶的β葡萄糖苷酶酶活較高，但是FPA卻很低。又因為纖維素酶是復合酶，如果用純的β葡萄糖苷酶來調節其比例的話，成本太高不適宜于纖維素乙醇的生產。

發明內容

本發明的目的是：提供一種通過補加低聚木糖調整發酵纖維素復合酶配比的方法，該方法直接在纖維素酶發酵過程里改善纖維素復合酶中β葡萄糖苷酶比例，方法簡單，成本低廉，在保持纖維素酶整體酶活的高水平下同時提高纖維素復合酶中β葡萄糖苷酶的比例。

本發明的技術解決方案是：利用低聚木糖抑制纖維素復合酶中外切葡聚糖酶活性的原理，促使在纖維素酶發酵中其刺激生物菌體分泌更多的內切酶和β葡萄糖苷酶，導致最終生成的纖維素酶整體酶活依然保持很高的水平下，β葡萄糖苷酶在纖維素復合酶中的比例得到較多提升；包括以下具體步驟：

（1）??培養基配制：微晶纖維素30g/L，蛋白胨10g/L，(NH₄)₂SO₄?5?g/L，KH₂PO₄?2?g/L，MgSO₄·7H₂O?0.3g/L，FeSO₄·7H₂O?5mg/L，ZnSO₄·7H₂O?1.4mg/L，MnSO₄·7H₂O?1.6mg/L配制培養基，于121℃滅菌20min，培養基在發酵罐中的裝液量為發酵罐裝液容量的60%~80%；

（2）??菌種培養：里氏木霉孢子液（~10⁷CFU）按玉米漿培養基質量的5%的接種量接至5g/L玉米漿培養基中，30度搖床培養；

（3）??接種與產酶發酵：以培養基體積的1%~10%（v/v）的接種量接種培養24小時的里氏木霉種子液于發酵罐中發酵，發酵過程參數控制為：溫度30℃，溶解氧不低于20%，通氣量0.1~0.3vvm；

（4）??過程補料：在發酵培養48~96小時補加1~10g/L低聚木糖；

（5）??收集：結束發酵，收集發酵液用來制備纖維素酶。

本發明的特征效果是：利用低聚木糖抑制纖維素復合酶中外切葡聚糖酶活性的原理，促使在纖維素酶發酵中其刺激生物菌體分泌更多的內切酶和β葡萄糖苷酶，導致最終生成的纖維素酶整體酶活依然保持很高的水平下，β葡萄糖苷酶在纖維素復合酶中的比例得到較多提升，在發酵纖維素酶的過程中補加少量的低聚木糖，在保持纖維素酶整體酶活（FPA）的情況下，顯著提高了β葡萄糖苷酶的產酶效果，比例改善的纖維素復合酶在糖化過程中效率得到明顯提升，減少了纖維素乙醇生產等需要利用纖維素酶來進行糖化水解相關的生產過程的成本。

附圖說明

圖1為里氏木霉Rut-30傳統發酵生長與產酶曲線圖。

圖2為里氏木霉Rut-30在發酵48小時補加低聚木糖的發酵生長與產酶曲線圖。

圖3為里氏木霉Rut-30在發酵72小時補加低聚木糖的發酵生長與產酶曲線圖。

圖4為里氏木霉Rut-30在發酵96小時補加低聚木糖的發酵生長與產酶曲線圖。