[發明專利]一種梨囊鞭菌發酵秸稈生產阿魏酸酯酶的新方法和應用

有效

• 申請號: 201910638807.0
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN110592047B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 魏亞琴;王治業;杜軍國;祁宏山;張靜榮
• 申請（專利權）人: 甘肅省科學院生物研究所
• 主分類號: C12N9/18
• 分類號: C12N9/18;C12N1/14;C12R1/645
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 韓慧穎

本發明涉及生物技術可再生能源領域，具體涉及一株梨囊鞭菌及其發酵秸稈生產阿魏酸酯酶的方法和應用。本發明公開了一種公開了梨囊鞭菌Piromyces CY1厭氧發酵秸稈生產阿魏酸酯酶的方法，所述的梨囊鞭菌Piromyces CY1保藏于中國普通微生物菌種保藏管理中心，保藏編號為：CGMCC NO.18141。本發明所公開的梨囊鞭菌Piromyces CY1可以通過保藏在體外傳代存活，發酵秸稈可產生高活性的阿魏酸酯酶，且發酵工藝簡單，對設備要求低，便于推廣，在工業領域具有重要工業應用價值和開發前景。

技術領域

本發明涉及生物技術可再生能源領域，具體為一種厭氧發酵羊草生產阿魏酸酯酶的方法。

背景技術

羊草是歐亞大陸草原區東部草甸草原及干旱草原上的重要建群種之一，分布在從北緯36°到北緯62°，東經120°到132°的廣泛范圍內，中國境內約占一半以上。羊草在寒冷、干燥地區生長良好，春季返青早，秋季枯黃晚，能在較長時間內提供較多的青飼料，每年伴隨產生的數量也是非常巨大的。羊草為能源物質沒有得到合理開發利用。現有的厭氧消化技術存在技術效率低，推廣難度大的問題。

木質纖維素是羊草的主要成分，木質纖維素的水解是整個厭氧消化中的限速步驟，也是技術難點。木質纖維素素生物質主要由纖維素、半纖維和木質素組成，木質素和半纖維素結合的共價鍵將纖維素分子包埋其中，木質素中醚鍵和碳-碳鍵形成的具有三維結構高分子芳香類化合物，這些強的化學鍵抑制水解酶的作用。因此，需要對木質纖維素進行預處理。常見的預處理木質纖維素方法有機械法、熱處理法、化學處理，這些都能有效促進厭氧消化，但這些預處理方法成本高，不環保。普通微生物處理也存在較多缺陷，單一微生物處理效果不好，人工構件的復合菌群效果也不理想，各菌種間存在相互拮抗的表現，導致預處理時間長，轉化效率低，目前尚未有完備的方案進行羊草的厭氧發酵來生產阿魏酸酯酶。

犏牛是牦牛與黃牛雜交的一代種。分為犏牛(公)和犏乳牛(母)具有明顯雜交優勢，肉、乳生產能力、役用能力接近于牦牛。用野血牦牛凍精對農區西門塔爾牛進行雜交，其雜交后代就是犏牛，由于犏牛中含有50％野牦牛血液，具有較高的青藏高原環境適應能力。犏牛瘤胃內棲息著獨特的，復雜多樣，大量的微生物群落協同代謝高效降解野牧草為牦牛提供生存能量和營養物質，長期的自然選擇和進化使犏牛瘤胃成為一個高效木質纖維素降解酶系統，具有獨特優勢和高效的木質纖維素降解能力。

采用厭氧真菌處理羊草，是一個較新也較為有效的手段。發明人博士期間研究了牦牛瘤胃厭氧真菌和甲烷菌的共培養物以及厭氧真菌純培養物以玉米秸稈、水稻秸稈和小麥秸稈為底物進行厭氧發酵(魏亞琴.牦牛瘤胃厭氧真菌與甲烷菌共培養物的多樣性及其纖維降解特性研究[D].2016.)，通過檢測產氣量、多糖水解酶活性、各種酯酶活性、干物質降解率、酚酸釋放量、甲烷和乙酸產量來評估厭氧真菌和甲烷菌共培養物以及厭氧真菌純培養物的降解秸稈的功效，其中高效降解三大秸稈的厭氧真菌純培養物N.frontalisYak16、Piromyces Yak18 和O.joyonii Yak7分別降解三種秸稈所產生的阿魏酸酯酶活性都低于5mU，厭氧真菌純培養物N.frontalis Yak16降解小麥秸稈所產生的阿魏酸酯酶達到最高活性是4.9mU。本發明從犏牛瘤胃中分離出來的厭氧真菌Piromyces CY1，以羊草為底物厭氧發酵生產阿魏酸酯酶，活性達到了30.1mU，取得了意想不到的效果。

發明內容

本發明中厭氧發酵使用的菌種，是從青藏高原的甘肅天祝烏鞘嶺牧場全放牧犏牛瘤胃內容物中分離的梨囊鞭菌純培養物Piromyces CY1，保藏于中國普通微生物菌種保藏管理中心，保藏編號為：CGMCC NO.18141，保藏日期為2019.7.9，保藏單位地址：北京市朝陽區北辰西路1號院3號，分類名為：梨囊鞭菌Piromyces CY1。

本發明提供了梨囊鞭菌純培養物Piromyces CY1厭氧發酵秸稈生產阿魏酸酯酶的方法，具體包括如下步驟：

(1)Piromyces CY1純培養物菌劑的制備