[發明專利]一種低溫纖維素酶的制備及使用方法

在審

• 申請號: 202010439096.7
• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111424024A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 王明;楊生妹;顧明慧;孫曉鳳;王瑤;于明浩
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C12N9/42
• 分類號: C12N9/42;C12N1/20;C12P19/14;C12P19/02;C12R1/13
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 許必元

一種低溫纖維素酶的制備及使用方法，屬于生物技術領域，纖維素酶的制備及使用方法原理清晰，本發明使用的產酶菌株為耐寒短桿菌，菌株具有生長繁殖速度較快，生長溫度較低，產酶性能良好等優點；纖維素酶制備過程簡單，成本較低，耐酸性良好，于低溫下性能穩定，酶活力良好。對環境無二次污染，可通過纖維素酶對農作物秸稈進行降解，能夠得到所需求的能源物質，同時反應所需的溫度較低，對于能源有較少的損耗，可以產生更大的經濟價值，以較低的成本獲得較高的經濟回報，該發明在工業生產以及農業資源廢棄物利用方面皆有較好的表現，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，涉及一種纖維素酶的制備及使用方法，具體的說是涉及一種低溫纖維素酶的制備及使用方法。

背景技術

纖維素廣泛存在于自然界中，是一種能夠分解纖維素成葡萄糖等一系列有用的化學制品。纖維素酶分解纖維素是現今研究發現較好的利用自然界中纖維素的一種方式，微生物利用纖維素作為營養源需要纖維素酶的參與，纖維素酶是一種多組分酶系的統稱，可分為三類酶組分，分別為內切1,4-β-D-葡聚糖酶，外切1,4-β-D-葡聚糖酶和β-葡聚糖苷酶。纖維素在纖維素酶的作用下，最終被降解為葡萄糖，葡萄糖可以進一步轉化為乙醇、丁醇、甲烷等其他有用的化學制品。

現階段人們普遍認為纖維素酶的最重要應用就是將纖維素轉化為生物燃料乙醇，隨著天然化石能源的不斷消耗，引起了一系列的問題，如環境污染、能源短缺、燃料使用成本上漲等，這些問題迫使我們尋找合適的可再生的綠色能源替代品來解決它們，而乙醇就是被認為在未來會像石油一樣起重要作用的生物能源。乙醇作為世界公認的優良汽油添加劑，巴西、美國等一些國家已經將乙醇作為車用汽油的混合組分廣泛使用，我國也正在推進使用乙醇汽油的進程。第一代燃料乙醇主要是用玉米或木薯或其他谷物發酵生產的，已形成一定的規模，但存在成本過高，對糧食需求較大等問題。第二代燃料乙醇則是以農業廢棄物農作物秸稈以及各種植物作為原料來生產纖維素乙醇，這將大大降低乙醇的生產成本，同時也可以更好的利用環境廢棄物，促進生態文明發展。纖維素酶的用途非常廣泛，還包括各種工業過程，如食品，紡織品，洗衣，紙漿和紙張以及農業等。

纖維素是世界上廣泛存在一種能源物質，據統計全球每年產生1.55×109t物質，其主要包括農業廢棄物如秸稈等、工業廢棄物如木塊等，但對于這類能源物質的利用率一直較低，只局限于簡單的利用。從20世紀開始人們逐漸開始進一步挖掘利用這一資源，利用方式也由最開始的直接利用向間接利用轉變。現階段人們利用纖維素主要通過物理、化學和生物催化的方式進行。強酸(堿)、高溫、離子輻射等物理化學方法能夠降解纖維素，但這種極端環境不易控制，而且會造成環境的二次污染。因此，利用生物方法即纖維素分解菌產生纖維素酶水解纖維素，使纖維素充分降解并加以利用，是一種可行、高效和環保的途徑。

為了滿足對纖維素酶不斷增長的需求，不斷挖掘纖維素分解菌的生產潛力，通過優化生產條件以及構建工程菌等方式來提高產酶量。纖維素酶現在廣泛生產用于食品、飼料、能源、造紙、紡織、環境以及各種化學工業。主要分為物理化學利用和生物利用兩方面，強酸(堿)、高溫、離子輻射等物理化學方法能夠降解纖維素，但這種極端環境不易控制，而且會造成環境的二次污染，且目前已有很多菌株被應用于生產纖維素酶制劑，主要以真菌作為種子液進行發酵生產，包括真菌的突變株等，但纖維素酶的應用環境條件相對嚴苛，生產成本較高，對環境適應性強的纖維素酶研究甚少，因此有必要設計出一種低溫制備纖維素酶的方法及纖維素酶的應用，以應對現在所面臨的能源需求問題。

發明內容

本發明的目的是針對現階段人們利用纖維素的途徑比較單一，主要分為物理化學利用和生物利用兩方面，強酸(堿)、高溫、離子輻射等物理化學方法能夠降解纖維素，但這種極端環境不易控制，而且會造成環境的二次污染等不足，提出一種低溫纖維素酶的制備及使用方法，通過耐寒短桿菌低溫發酵產生纖維素酶，具有較好的纖維素降解效果，發酵溫度低且無二次污染，可降低發酵過程中以及應用過程中的溫度，減少能源的消耗，同時產生較好的經濟效益。