一种利用光照诱导提高纤维素酶产量的方法技术

本发明专利技术涉及微生物领域，尤其涉及一种利用光照诱导提高纤维素酶产量的方法。以持续、光-暗交替或间隔短中的一种或几种组合光照方式对木霉进行0.1—100μmol·m-2·s-1的光强进行光照诱导使其发酵，进而得到纤维素酶。本发明专利技术提供的利用光照诱导提高木霉菌产纤维素酶产量的方法，可操作性强，成本低廉，便于规模化生产应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微生物领域，尤其涉及一种利用光照诱导提高纤维素酶产量的方法。
技术介绍
纤维素（cellulose）是由光合作用生成的最丰富的植物材料，也是自然界中最具潜力的一种可再生资源，利用纤维素酶将纤维素水解成葡萄糖，进一步发酵生产生物燃料或者生物基材料化学品等，对于解决当前人类面临的能源短缺、环境污染等问题，以及促进可持续发展等具有重要意义。纤维素酶（cellulases）是水解纤维素生成葡萄糖、纤维二糖、纤维寡糖的酶。纤维素酶是一种复合酶，主要由三种成分组成，即内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶，三种成分协同作用降解纤维素大分子。微生物特别是真菌具有产生这种复合酶的能力，其中产酶活力较强的有木霉、曲霉、根霉和青霉等，尤以木霉属菌种居多。随着能源需求的不断增加和环境问题的日益严重，纤维素原料作为一种储量丰富、价格低廉的可再生资源，在生物燃料及相关高附加值产品领域的应用已成为一个研发热点。纤维素酶水解是纤维素生物炼制的主要瓶颈之一。纤维素酶水解目前面临的主要问题是纤维素酶的用量大、成本较高。我国对于纤维素酶有着很高的市场需求，但迄今为止仍未解决规模生产纤维素酶的难题(Y Qu,M Zhu,K Liu,X Bao,J Lin,Studies on cellulosic ethanol production for sustainable supply of liquid fuel in China,Biotechnol.J.,2006,1,1235–1240)。诺维信、杰能科等国外公司产品的垄断造成市场价格居高不下。因此提高纤维素酶的产量，降低纤维素酶的生产成本是高效利用纤维素可再生资源亟待解决的问题。简便、高效的纤维素酶生产过程是目前要实现纤维素酶工业化生产必备的前提条件。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种利用光照诱导提高纤维素酶产量的方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种利用光照诱导提高纤维素酶产量的方法，以持续、光-暗交替或间隔短中的一种或几种组合光照方式对木霉进行0.1—100μmol·m-2·s-1的光强进行光照诱导使其发酵，进而得到纤维素酶。进一步的说，采用可见自然光、灯光或单色蓝光的一种或几种方式以持续、光-暗交替或间隔短中的一种或几种组合光照方式对木霉进行光照诱导。光-暗交替指相同时间的光照-黑暗交替，例如6小时光照—6小时黑暗—6小时光照—6小时黑暗或者12小时光照—12小时黑暗—12小时光照—12小时黑暗间隔的交替；短时光照指在黑暗的条件下给予短时间的光照，例如12小时黑暗—1小时光照—12小时黑暗—1小时光照或者12小时黑暗—30分钟光照—12小时黑暗—30分钟光照的交替。具体的说，将里氏木霉菌孢子液接种于pH值在3.5—5.5（优选4.5）的液体种子培养基中，并给予0.1μmol·m-2·s-1—100μmol·m-2·s-1的光照对孢子液进行光照诱导培养；上述诱导培养后种子液接种于pH值在3.5—5.5（优选4.5）发酵产酶培养基中，并给与0.1μmol·m-2·s-1—100μmol·m-2·s-1的光照对种子液进行光照诱导发酵培养，进而得到纤维素酶。进一步的说，将环里氏木霉新鲜孢子液接种于液体种子培养基中，并给予0.1μmol·m-2·s-1—100μmol·m-2·s-1的光照对孢子液进行光照诱导培养18-48小时；上述培养后种子液按5%接种量（体积比）接种于发酵产酶培养基中，进行光照诱导发酵培养7至15天，进而得到纤维素酶。所述发酵产酶培养基中碳源为可溶性碳源或者微溶的微晶纤维素类或不溶性纤维素类碳源。本专利技术所具有的优点：本专利技术提供的利用光照诱导提高木霉菌产纤维素酶产量的方法，可操作性强，成本低廉，便于规模化生产应用。附图说明图1A为本专利技术实施例提供的微晶纤维素为碳源时，光照对QM9414产纤维素酶滤纸酶活的诱导图。图1B为本专利技术实施例提供的微晶纤维素为碳源时，光照对QM9414产纤维素酶羧甲基纤维素CMC酶活的诱导图，其中，DD持续黑暗；LL持续光照；D-L持续黑暗-转入光下1小时-持续黑暗；D-L-D-L黑暗培养中给予两次的间隔光照，间隔光照时间为1小时；D-L-D-L-D-L黑暗培养中给予三次的间隔光照，间隔光照时间为1小时。图2为本专利技术实施例提供的乳糖为碳源及诱导物时，光照对QM9414产纤维素酶的诱导效果图。图3为本专利技术实施例提供的不同强度光对QM9414产纤维素酶的诱导效果图，其中，DD持续黑暗；LL（3μm）光强为3μmol·m-2·s-1下持续光照；LL（30μm）光强为30μmol·m-2·s-1下持续光照；D-L(3μm)-D持续黑暗转入强度为3μmol·m-2·s-1光下1小时，后转入持续黑暗；D-L(30μm)-D持续黑暗转入强度为30μmol·m-2·s-1光下1小时，后转入持续黑暗。具体实施方式将通过参考下面的定义和实施例结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，此处提及的所有的专利及出版物，都以引用方式并入。除非本文另有定义，此处应用的所有技术术语和科学术语，皆具有本专利技术所属领域的普通技术人员所普遍理解的含义。应该理解，以下的实施例便于更好的理解本专利技术，本专利技术不限于所描述的具体的方法学、方案和试剂。本文提出的标题不是对本专利技术各个专利技术或者各种实施方案的限制，应将整个说明书作为一个整体来参考。本文引用的所有出版物均通过引用方式并入本文，以用于描述和揭示可能与本专利技术联系使用的组合及方法。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为常规生化试剂。以下实施例中的试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。里氏木霉（Trichodermareesei）QM9414菌株：美国模式培养物集存库（简称ATCC，网址www.atcc.org），ATCC编号为26921。羧甲基纤维素钠CMC-Na购自sigma公司。实施例1选用里氏木霉QM9414为生产菌种，微晶纤维素为碳源取3环平板上活化好的菌种，接种在种子培养基中，30摄氏度，200rpm振荡培养24小时，在此期间给予光照。将种子按5%（体积比）的接种量接种发酵培养基，共接5组，每组3个平行。32摄氏度，220rpm振荡培养24小时后，转入30摄氏度，220rpm振荡培养。种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用光照诱导提高纤维素酶产量的方法，其特征在于：以持续、光‑暗交替或间隔短中的一种或几种组合光照方式对木霉进行0.1—100μmol·m‑2·s‑1的光强进行光照诱导使其发酵，进而得到纤维素酶。

【技术特征摘要】
1.一种利用光照诱导提高纤维素酶产量的方法，其特征在于：以持续、
光-暗交替或间隔短中的一种或几种组合光照方式对木霉进行0.1—100
μmol·m-2·s-1的光强进行光照诱导使其发酵，进而得到纤维素酶。
2.按权利要求1所述的利用光照诱导提高纤维素酶产量的方法，其特征
在于：采用可见自然光、灯光或单色蓝光的一种或几种方式以
持续、光-暗交替或间隔短中的一种或几种组合光照方式对木霉进行光照诱
导。
3.按权利要求1或2所述的利用光照诱导提高纤维素酶产量的方法，
其特征在于：
将里氏木霉菌孢子液接种于pH值在3.5—5.5的液体种子培养基中，并
给予0.1μmol·m-2·s-1—100μmol·m-2·s-1的光照对孢子液进行光照诱导培养；
上述诱导培养后种子液接种于pH...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕雪峰，王敏，李建军，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37