[發明專利]生物基質修飾促進微生物發酵產酶的方法

在審

• 申請號: 202310568564.4
• 申請日: 2023-05-19
• 公開（公告）號: CN116376877A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 劉銳平;宋歌;趙樹南;趙婧;梁賀;劉會娟;曲久輝
• 申請（專利權）人: 清華大學;中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: C12N9/28
• 分類號: C12N9/28;C12N1/22;C12N1/20;C12R1/07
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 陳丹;牛利民

一種生物基質修飾促進微生物發酵產酶的方法，包括：將含有木質纖維素的生物基質原料分散在水中，得到第一生物基質懸濁液；對所述第一生物基質懸濁液進行超聲破碎處理，得到第二生物基質懸濁液；將所述第二生物基質懸濁液與固體酸混合，并對所述第二生物基質懸濁液與所述固體酸的混合液進行高壓微射流處理，使得在固體酸和高壓微射流作用下，所述第二生物基質懸濁液中的生物基質的木質纖維素發生水解反應，得到生物基質料液；采用所述生物基質料液進行發酵產酶。本申請實施例的方法可以大幅提高產酶效率、產酶量和單位生物基質利用效率。

技術領域

本申請實施例涉及微生物發酵產酶領域，尤指一種生物基質修飾促進微生物發酵產酶的方法。

背景技術

目前，我國水解酶等微生物酶制劑的制備多依賴于麥麩、秸稈等廉價生物質作為產酶基質，可在滿足制酶產業需求的同時實現農業廢棄生物質的高值化利用。然而，麥麩、秸稈等常見產酶基質的主要成分多為纖維素、半纖維素及木質素等，其高聚合度、低溶解性及低比表面積限制了其在微生物合成、生物化工、精細加工等領域的應用前景。對酶制劑企業而言，降低木質纖維素的結構復雜性、提高木質纖維素顆粒的生物可及性對進一步提升酶制劑產量及品質有著至關重要的作用。

將產酶基質破碎可以降低木質纖維素的結構復雜性、提高木質纖維素顆粒的生物可及性。現在常見的產酶基質顆粒破碎的方法主要包括化學法和物理法等。化學法中的酸水解可使纖維素中的糖苷鍵斷裂，使得長鏈的纖維素分子細碎化，但是如液態無機酸等酸的引入往往會對反應器造成強烈的腐蝕效果。微波輻照等物理手段可有效降低木質纖維素的分子聚合度，但前期設備投入成本過高，很多企業難以承受。近年來，有人提出采用高速珠磨勻漿法進行細胞和顆粒的破碎，然而該方法運行維護成本較高，且設備造價昂貴，限制了該技術的大規模工業化應用。

因此，如何開發一種簡單易行、適于大規模工業化應用的提高木質纖維素生物可及性，從而提高木質纖維素的發酵產酶效果，成為目前亟待解決的問題。

發明內容

以下是對本文詳細描述的主題的概述。本概述并非是為了限制本申請的保護范圍。

本申請實施例提供了一種生物基質修飾促進微生物發酵產酶的方法，該方法可以大幅提高產酶效率、產酶量和單位生物基質利用效率，可方便地應用于現有酶制劑廠工藝改造或新建酶制劑廠建設。

本申請實施例提供了一種生物基質修飾促進微生物發酵產酶的方法，包括：

將含有木質纖維素的生物基質原料分散在水中，得到第一生物基質懸濁液；

對所述第一生物基質懸濁液進行超聲破碎處理，得到第二生物基質懸濁液；

將所述第二生物基質懸濁液與固體酸混合，并對所述第二生物基質懸濁液與所述固體酸的混合液進行高壓微射流處理，使得在固體酸和高壓微射流作用下，所述第二生物基質懸濁液中的生物基質的木質纖維素發生水解反應，得到生物基質料液；

采用所述生物基質料液進行發酵產酶。

在本申請的實施例中，所述第一生物基質懸濁液中的水的質量分數可以為95％至99％。

在本申請的實施例中，所述生物基質原料的粒徑可以小于50目。

在本申請的實施例中，所述超聲破碎處理的超聲頻率可以為20kHz至45kHz，超聲功率可以為1000W至1500W，處理時間可以為5min至15min。

在本申請的實施例中，所述超聲破碎處理的模式可以為間歇式，每工作8s至15s，停止工作8s至15s。

在本申請的實施例中，所述超聲破碎處理的方式可以為垂直激振式。

在本申請的實施例中，所述固體酸可以選自乙二酸﹑檸檬酸﹑丁二酸﹑酒石酸、十八酸、膨潤土、蒙脫土和高嶺土中的任意一種或多種。