[發明專利]一株高產纖維素酶的菌株Penicillium oxalicum WX-209及產酶方法

有效

• 申請號: 201310350621.8
• 申請日: 2013-08-13
• 公開（公告）號: CN103468583A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 單楊;夏金蘭;高奇瑞;李培駿;張闖;聶珍媛;李高陽;付復華
• 申請（專利權）人: 湖南省農產品加工研究所;中南大學
• 主分類號: C12N1/14
• 分類號: C12N1/14;C12N9/42;C12R1/80
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 袁靖

技術領域

本發明涉及一株高產纖維素酶菌株及產酶方法，屬菌株發酵產酶技術領域。?

背景技術

纖維素是地球上數量最大的可再生能源物質,每年全球光合作用的產物高達1.5×10¹¹～2.0×10¹¹t，中國每年僅農業生產中形成的農作物殘渣(稻草、秸稈等)就約有20億t。如何利用這些數量可觀的農業生產“下腳料”，開發系列高附加值產品成為當今世界焦點問題。隨著生物技術的發展，國內外諸多專家開始嘗試利用微生物對纖維素進行發酵降解，微生物產生的纖維素酶可將纖維素酶解為低分子量的己糖或戊糖，用于生產新型飼料、單細胞蛋白等，將緩解人類面臨的糧食、能源及環境危機，這一舉措即將儲量巨大的纖維素變為價值極為可觀的資源，對于目前社會經濟發展具有重大的戰略意義。在另一方面，微生物發酵纖維素過程中產生的纖維素酶可以制成酶制劑，在食品工業中也有著重要而廣泛的用途，可用于果蔬加工、油料作物加工、茶葉生產、酒精生產、啤酒生產、食醋釀造、活性物質提取等方面，對上述行業的發展有著巨大的推動作用。?

為了獲得酶活較高的野生纖維素降解菌，國內外科學工作者自20紀60年代開始做了大量的工作，目前已篩選到很多纖維素降解菌，主要包括細菌、放線菌和絲狀真菌等。已報道的對纖維素作用較強的菌株多是木霉屬、曲霉屬、青霉屬。本申請人通過剛果紅染色初篩，搖瓶發酵復篩獲得高產纖維素酶菌株——草酸青霉Penicillium?oxalicum?WX-209。并對其發酵產酶進行了研究。?

纖維素在植物細胞壁中含量較高，但植物細胞細胞壁構造復雜，纖維素分子鏈外層包裹著大量的半纖維素及數量可觀的木質素，使細胞壁具有很強的剛性和韌性，同時多種成分構成的復合物也使得單一酶無法有效降解底物；而且纖維素是由D-葡萄糖以β-1,4糖苷鍵組成的大分子多糖，通常分子量為50000～2500000，相當于300～15000個葡萄糖基，其分子內和分子間形成大量氫鍵，使結構更加穩固，導致微生物難以利用，生物降解速率低。通常，通過蒸汽爆破等物理方式對底物進行處理可以破壞細胞壁的宏觀結構，但是普通機械處理耗能高，效率低，效果并不顯著。而超聲波則可以直接作用于細胞壁的微觀結構，其原理是由?于溶劑中含有氣體及微小雜質，在溶劑中發射超聲波時，就會在溶劑和樣品之間形成聲波空化作用，導致溶液內大量微小氣泡形成、增長、爆破和壓縮，對樣品產生破壞作用。超聲波空化時產生的巨大作用力會破壞細胞壁結構，使纖維素暴露并斷裂成易于利用的小分子，提高纖維素的降解速率。本發明通過超聲波處理麩皮纖維素，使其暴露并斷裂成菌種生長易于利用的小分子，從而提高菌種的生長及產纖維素酶效率。通過已有的報道，預處理手段大多是用于提高生物質降解制備還原糖，對于降解產物提高微生物產酶的報道卻鮮有報道。?

本發明關注于篩選高產纖維素酶的菌株，以及通過預處理提高其產酶效率。本發明以篩選得到的草酸青霉Penicillium?oxalicum?WX-209為發酵菌株，以價格低廉的麩皮作為發酵底物，以簡單可操作的超聲波處理作為預處理手段獲得纖維素酶活較高的粗酶液。因此，本發明對于廢棄纖維素生物質的高效利用及產高附加值工業產品具有一定的應用價值。?

發明內容

本發明的目的是提供一株高產纖維素酶的草酸青霉Penicillium?oxalicum?WX-209，其保藏編號為CCTCC?NO：M2013325，并提供一種通過超聲波預處理底物提高酶活力的產酶方法。?

本發明的技術方案：從甘肅文縣境內腐爛核桃皮中分離得到一株高產纖維素酶的草酸青霉Penicillium?oxalicum?WX-209，已于2013年7月9日保藏于中國武漢武漢大學的中國典型培養物保藏中心，保藏編號為CCTCC?NO：M2013325，命名為草酸青霉WX-209?Penicillium?oxalicum?WX-209。草酸青霉Penicillium?oxalicum?WX-209的形態特征：?

PDA平板上35℃培養1天為白色菌絲，培養2天形成外白色中間綠色產孢區的菌落，培養3天后菌落直徑為17-19mm，菌落墨綠色，外緣白色（圖1）；顯微觀察，菌絲交織，具橫隔；帚狀枝為對稱雙輪形；分生孢子橢圓形，半透明。?