[發(fā)明專利]一種自然共生的混合培養(yǎng)物發(fā)酵粗飼料生產(chǎn)內(nèi)切葡聚糖酶的方法

有效

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• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112725314B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 魏亞琴;毛婷;王治業(yè)
• 申請（專利權）人: 甘肅省科學院生物研究所
• 主分類號: C12N9/42
• 分類號: C12N9/42;C12R1/01;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: 戴治娟

本發(fā)明涉及生物技術可再生能源領域，具體涉及一種自然共生的混合培養(yǎng)物YakQH5發(fā)酵粗飼料底物生產(chǎn)內(nèi)切葡聚糖酶的方法，所述的混合培養(yǎng)物YakQH5由厭氧真菌(Neocallimastix frontalis)和甲烷菌(Methanobrevibacter gottschalkii)組成，能夠降解不同的粗飼料，并產(chǎn)生高酶活的內(nèi)切葡聚糖酶，其中降解小麥殼產(chǎn)生的內(nèi)切葡聚糖酶活性可達到1170mU，獲得了顯著的效果；在發(fā)酵過程中添加復合抗生素，還可以防止混合培養(yǎng)物YakQH5在發(fā)酵過程中不受細菌污染，進一步提高厭氧發(fā)酵效率。本發(fā)明中采用的混合培養(yǎng)物可以保藏在體外存活傳代，便于推廣，為生產(chǎn)提供了方便。

技術領域

本發(fā)明涉及生物技術可再生能源領域，具體為一種自然共生的混合培養(yǎng)物發(fā)酵粗飼料生產(chǎn)內(nèi)切葡聚糖酶的方法。

背景技術

近年來在全球范圍隨著人口數(shù)量增加，生活質量的提高導致對能源的需求急劇上升。傳統(tǒng)能源物質面臨枯竭的危險，且這些傳統(tǒng)能源物質在使用時產(chǎn)生了大量溫室氣體，污染環(huán)境。緩解當今人類而臨的“糧食、能源、環(huán)境”三大危機是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑之一。秸稈、干草和秕殼等粗飼料作為可再生能源物質受到越來越多的關注。粗飼料是指天然水分含量在60％以下，干物質中粗纖維含量等于或高于18％，并以風干物形式飼喂的飼料，如牧草、農(nóng)作物秸稈、樹葉、酒糟和秕殼等。粗飼料的主要成分是木質纖維素，纖維含量高，蛋白質、礦物質含低，適口性差，因此畜禽消化率低，從而限制了它的應用，因此在飼喂動物時必須進行預處理，提高它的營養(yǎng)價值和適口性。小麥是我國的主要糧食作物，播種面積廣泛，小麥成熟后，需要把麥粒從麥殼里脫出，麥粒從殼里脫落后剩下小麥殼，為小麥生產(chǎn)加工副產(chǎn)物，每年伴隨產(chǎn)生的小麥秸稈和小麥殼數(shù)量是非常巨大的。粗飼料的預處理包括物理、化學、生物學方法。目前，對木質纖維素的降解利用主要采用生物學手段，即采用能分泌有效酶類的微生物來降解木質纖維素。

近40年的研究表明：厭氧真菌在木質纖維素的降解中起到了重要作用。厭氧真菌中的大多數(shù)種屬都能夠通過其假根分泌高活性酶，包括纖維素酶、半纖維素酶(主要是木聚糖酶)和酯酶等，這些酶類協(xié)同作用分解利用結構復雜的，晶體狀的纖維素、半纖維素、果膠和木質素等物質。纖維素酶主要包括內(nèi)切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和葡萄糖苷酶。纖維素酶中最主要的成分是內(nèi)切葡聚糖酶。內(nèi)切葡聚糖酶作用于纖維素分子內(nèi)部非結晶區(qū)，通過水解β-1,4-糖苷鍵將長鏈纖維素大分子截短，產(chǎn)生帶還原性末端的小分子纖維素。外切-β-葡聚糖酶作用于纖維素線狀分子末端，每次從纖維素分子兩端切下纖維二糖分子。β-葡萄糖苷酶水解纖維二糖和纖維三糖等多種纖維寡糖成葡萄糖。以上3種酶協(xié)同作用將纖維素降解為葡萄糖。細菌、真菌和動植物都能夠產(chǎn)內(nèi)切葡聚糖酶，但內(nèi)切葡聚糖酶主要來源是土壤中的細菌和各類好氧真菌，內(nèi)切葡聚糖酶對自然界的碳循環(huán)具有十分重要的作用。內(nèi)切葡聚糖酶應用廣泛，在能源、紡織、飼料、食品和造紙等行業(yè)發(fā)揮了重要的作用。細菌的內(nèi)切葡聚糖酶產(chǎn)量較低，大多在細胞內(nèi)，分離提取困難，在工業(yè)上較少應用。真菌產(chǎn)內(nèi)切葡聚糖酶大多分泌到胞外，目前里氏木霉等好氧真菌是工業(yè)用內(nèi)切葡聚糖酶的重要生產(chǎn)菌株。一些甲烷菌可以利用厭氧真菌的代謝產(chǎn)物，如氫氣、甲烷、甲酸等，與厭氧真菌形成穩(wěn)定的共培養(yǎng)物，即：厭氧真菌和甲烷菌共培養(yǎng)物，這個過程促進了厭氧真菌和甲烷菌的生長，同時顯著提高了厭氧真菌降解木質纖維素所產(chǎn)生的各種木質纖維素降解酶活性和對木質纖維素的降解能力。