[發明專利]一種提高纖維素酶生產水平的發酵工藝

有效

• 申請號: 201310653126.4
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103602648A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 李晨;張東遠;馬立娟;赫榮琳;賈文娣;張粲;陳樹林
• 申請（專利權）人: 中國科學院天津工業生物技術研究所
• 主分類號: C12N9/42
• 分類號: C12N9/42;C12R1/885
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及纖維素酶的發酵生產技術領域，主要涉及到一種提高纖維素酶生產水平的發酵工藝。

背景技術

纖維素酶是一種多用途酶，它在食品、紡織、造紙、能源、飼料等領域已有廣泛的應用，特別是生物質能源方面。因此針對纖維素酶的研究成為了戰略性的課題。

纖維素酶是一種復合酶系，由內切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β葡萄糖苷酶組成。纖維素酶的生產菌株有細菌、真菌、放線菌，目前纖維素酶的生產方式主要采用發酵的方法獲得，其中以里氏木霉菌株液態發酵最為廣泛。針對纖維素酶發酵生產工藝，研究人員已經進行了廣泛的研究，最初的纖維素酶發酵過程中發酵體系的溫度基本不變，且溶氧和pH值條件都是最初設置好后就不再進行人工干預，事實上，因為在發酵過程中菌體的生長的生理活動導致發酵體系的溫度、溶氧和pH值后期都會發生一些變化，這些變化對發酵過程不一定是有利的，基于此，專利號為201110388282.3的“一種提高利用木霉菌生產酸性纖維素酶的產量的生產方法”已經對纖維素酶發酵過程中的pH值進行了初步的人工調整，也得到了有益的效果。

鑒于此，本發明通過對里氏木霉發酵過程的深入研究，提出了分段控制發酵過程參數，建立了細致的補料工藝。有效的為產酶提供良好的條件，提高了纖維素酶的生產水平。該工藝同時也適合大規模工業化生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高纖維素酶生產水平的發酵工藝，用于高效產生纖維素酶。本發明對微生物的代謝規律進行研究，根據發酵纖維素酶的菌種的菌體快速生長期和菌體穩定期生長狀況的不同對發酵條件比如溫度、溶氧和發酵體系中纖維素含量等按照發酵時間進行分段調整，達到提高纖維素酶產量的目的。

本發明用于解決上述技術問題的技術方案為：

一種提高纖維素酶生產水平的發酵工藝，其特征在于，包括獲取菌種以及將獲取的菌種接種到發酵培養基中進行發酵獲得纖維素酶，在纖維素酶發酵過程中，在發酵開始后的前36～48h為菌種的菌體快速生長期，在開始發酵后的36～48h直至發酵結束為菌種的菌體穩定期，根據菌體快速生長期和菌體穩定期生長狀況的不同對發酵條件按照發酵時間進行分段調整：

在發酵開始后的前36～48h內發酵體系溫度調高為27～29℃，之后發酵體系溫度調低為25～27℃，直至發酵結束；

在發酵開始后的前24～36h內發酵體系中溶氧調高為40～70％，之后發酵體系中溶氧調低為20％～50％，直至發酵結束；

在發酵開始后的第18～48h和在發酵開始后的第72～132h兩個時間段內向所述發酵體系內緩慢添加葡萄糖溶液，所述葡萄糖溶液添加流速為8～16mL/min，所述葡萄糖溶液的濃度為200～400g/L。

優選的是，所述纖維素酶發酵工藝包括：

(3)獲取菌種：將所述菌種接種到種子培養基中進行培養得種子培養液；

(4)將菌種的所述種子培養液按照體積比為1∶25～3∶50的比例接種到發酵罐的發酵培養基中制成發酵體系，以纖維素為底物開始纖維素酶發酵。

優選的是，在發酵開始后的前36～48h內發酵體系溫度調高為28℃，之后發酵體系溫度調低為26℃，直至發酵結束。

優選的是，在發酵開始后的前24～36h內發酵體系中溶氧調高為50％，之后發酵體系中溶氧調低為30％，直至發酵結束。

優選的是，在纖維素酶發酵過程中的35～45h內發酵體系pH值調高為4.8～5.2，之后發酵體系pH在35～45h到55～65h調低為4.3～4.7，之后，在纖維素酶發酵過程的第55～65h直至發酵結束再將發酵體系的pH調高為4.8～5.2。

優選的是，在纖維素酶發酵過程中的35～45h內發酵體系pH值調高為5.0，之后發酵體系pH在35～45h到55～65h調低為4.5，之后，在纖維素酶發酵過程的第55～65h直至發酵結束再將發酵體系的pH調高為5.0。

優選的是，在纖維素酶發酵開始后24～132h內每隔6-12h填加纖維素一次，纖維素添加方法為：

(1)將纖維素與水混合成濃度為150～300g/L的纖維素和水的混合液；

(2)按所述混合液與發酵體系的體積比為1∶15～1∶50向所述發酵體系中添加所述混合液。

優選的是，所述纖維素為微晶纖維素。

優選的是，所述纖維素酶發酵開始后的90～100h之后，每隔10～14h抽樣檢測所述發酵體系的濾紙酶活一次，直至兩次抽樣檢測所述發酵體系的濾紙酶活不再增加時結束所述纖維素酶發酵過程。