[發(fā)明專利]米曲霉發(fā)酵液、該發(fā)酵液降解稻草粉制備的糖液及制備方法和用途

有效

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• 申請日: 2015-02-06
• 公開（公告）號: CN105039286B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設計）人: 張志才
• 申請（專利權）人: 江蘇一鳴生物股份有限公司
• 主分類號: C12N9/42
• 分類號: C12N9/42;C12N9/08;C12P19/14;C12P5/02;C12R1/69
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務所(特殊普通合伙) 11419
• 代理人: 王玉松

本發(fā)明涉及一種米曲霉發(fā)酵液，所述米曲霉發(fā)酵液含有木質素過氧化物酶酶活性100?1000U/L和外切纖維素酶酶活性100?300U/L；米曲霉發(fā)酵液是以稻草粉為原料，米曲霉為菌株，依次經試管擴大培養(yǎng)、液體搖瓶培養(yǎng)、種子罐種子培養(yǎng)和液體發(fā)酵培養(yǎng)工藝制得的；并且還提供了利用稻草粉為主要原料，通過米曲霉發(fā)酵液，添加過氧化氫溶液降解稻草粉制備糖液的工藝技術；采用此工藝具有生產周期短、占用場地小、生產成本低、糖得率高的優(yōu)點；并且制備的糖液可以用作發(fā)酵沼氣的原料。

技術領域

本發(fā)明屬于發(fā)酵工程和酶工程領域，特別涉及一種米曲霉發(fā)酵液、該發(fā)酵液降解稻草粉制備的糖液及制備方法和用途。

背景技術

我國是農業(yè)大國，每年農作物秸稈年產量逾6億噸，除少量被用作紡織、造紙行業(yè)外，大部分以堆積、焚燒的形式傾入環(huán)境，既浪費了資源也給環(huán)境造成了極大地危害。而秸稈纖維素是可再生能源的一個重要來源，可開發(fā)利用秸稈來解決農村用能問題；其中，將秸稈用于沼氣發(fā)酵是人類合理利用生物質能的最有效的手段。秸稈生物質應用在沼氣池中可以提供大量的碳源，產生的沼氣可供炊事照明，殘渣還是良好的有機肥，是可再生能源的新途徑。然而秸稈作為生物質能發(fā)酵沼氣，如果不預處理，其發(fā)酵周期長、產氣率不高。

植物的秸稈含有30％左右的纖維素、25％左右的半纖維素、15％左右的木質素，是天然的碳水化合物的來源。尤其纖維素和半纖維素，主要成分是碳水化合物，是微生物發(fā)酵工業(yè)最天然的來源。但是由于秸稈中存在木質素等不易降解的化合物，木質素與半纖維素以共價鍵形式結合，將纖維素分子包埋在中間，使降解木質素的酶不易與纖維素分子接觸；此外，由于木質素的水不溶性、復雜的化學結構，也給降解帶來極大的困難。上述種種原因導致秸稈作為農業(yè)廢棄物，或者被燃燒或者直接棄之，既污染了環(huán)境，又浪費了資源。因此，如何降解秸稈中的木質素是開發(fā)利用秸稈資源成為農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的首要問題，也是決定發(fā)酵產沼氣的產氣速率和產氣量的主要因素。

目前降解秸稈的方法主要有物理處理、化學處理和生物處理。

物理處理主要有高壓蒸汽爆破、擠壓膨化和微波熱解：高壓蒸汽爆破和擠壓膨化是通過壓力的突然改變對物料進行爆破或膨化，破壞半纖維素和木質素連接層，使纖維素露出更多的活性基團，能夠與纖維素酶分子充分接觸而降解；這兩種方法成分較高，需要大型的設備，而且木質素還需要額外處理。微波熱解是以非熱的形式引起熱效應，加速離子與其他分子的碰撞，快速地旋轉偶極子；但這種方法目前也只是限于在試驗室中，很難形成大規(guī)模的優(yōu)勢產業(yè)。

化學處理法主要有稀酸處理、堿處理和氨水處理。稀酸處理是利用硫酸水解糖苷鍵、酯鍵等，使稻草粉纖維的網狀結構疏松；堿處理和氨水處理是利用木質素溶于堿性溶液，其與稀酸處理同樣存在環(huán)境污染問題。化學處理方法普遍都存在反應條件較難掌握、反應溫度高、處理時間長、占用空間大、處理效果不理想，不能去除木質纖維素等問題。

近年來生物處理秸稈越來越受到人們的重視，生物處理方法主要包括青貯、微貯和酶解。青貯和微貯利用自身的有益菌或微生物添加劑對秸稈進行分解利用，使秸稈軟化，將其中的纖維素、半纖維素及木質素等有機碳水化合物轉化為糖類，最后發(fā)酵成為乳酸和其他一些揮發(fā)性脂肪酸，從而提高瘤胃微生物對秸稈的利用率。但是生物處理方法周期太長，占用產地較大，特別是好氧降解更是如此。酶解法則是選擇能夠水解纖維素、半纖維素和木質素的單一或復合酶類，在滿足酶作用條件下對秸稈進行處理，從而降低纖維性物質比例，提高可溶性糖含量的方法。利用微生物降解木質素的關鍵是微生物能夠分泌降解秸稈的酶：木質素過氧化物酶、纖維素酶。

現(xiàn)對于生物法生產降解秸稈的酶制劑的研究較少，一般地生物法所用的菌種是黃孢原毛平革菌、蟲擬蠟菌以及一些食用菌菌種、細菌和放線菌，除食用菌之外其安全性都未經過論證；生物降解主要采用固態(tài)發(fā)酵技術，邊發(fā)酵產酶，邊降解木質素，但是在發(fā)酵過程中不可避免的伴隨著纖維素降解，使得最終產品糖得率低；此外，大規(guī)模的固態(tài)發(fā)酵都是敞開式的發(fā)酵方式，而且發(fā)酵周期有很長，因此在發(fā)酵過程中不可避免的雜菌污染，特別是有毒有害箘的污染難以控制，并且發(fā)酵周期太長，占用場地較大。