制备纤维素酶和/或木聚糖酶的方法及其专用菌株技术

本发明专利技术涉及一种嗜热子囊菌株(Thermoascus aurantiacus)UJS1412，其保藏编号为CGMCC No.11334，还涉及该菌株用于生产纤维素酶和/或木聚糖酶的用途，还涉及使用该菌株制备纤维素酶和/或木聚糖酶的方法。该菌株生产的纤维素酶和/或木聚糖酶制剂耐高温，可以高效降解小麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆等木质纤维素，将其水解为葡萄糖和木糖，可用于生产燃料乙醇、有机酸等生物产品。

Process for the preparation of cellulase and / or xylanase and a special strain thereof

The invention relates to a thermophilic ascomycete strain (Thermoascus aurantiacus) UJS1412, the preservation number is CGMCC No.11334, also relates to the use of strains for the production of cellulase and / or xylanase, also relates to a method for cellulase production and / or xylanase system using the same. The strain producing cellulase and / or xylanase high temperature, can efficiently degrade wheat straw, corn straw and rice straw lignocellulose, which is hydrolyzed to glucose and xylose, can be used for the production of fuel ethanol, organic acids and other biological products.

【技术实现步骤摘要】
制备纤维素酶和/或木聚糖酶的方法及其专用菌株
本专利技术属于生物工程领域，具体地涉及一种制备纤维素酶和/或木聚糖酶的方法及其专用菌株。
技术介绍
纤维素酶(cellulose)又称纤维素酶系，是一类能够将纤维素降解为葡萄糖的多组分酶系的总称，它们协同作用，将纤维素降解为寡糖和纤维二糖，最终水解为葡萄糖。纤维素酶主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成。纤维素酶广泛存在于自然界的生物体中，细菌、真菌、动物体内等都能产生纤维素酶。用于生产纤维素酶的细菌有梭菌属(Clostridium)、纤维单胞菌属(Cellulomonas)、杆菌属(Bacillus)、高温单胞菌属(Thermomonospora)、瘤胃球菌属(Ruminococcus)、拟杆菌属(Bacteriodes)、欧文氏菌属(Erwinia)、醋弧菌属(Acetovibrio)、小双孢菌属(Microbispora)和链霉菌属(Streptomyces)等。其中，纤维单胞菌(C.fimi)和高温单胞菌(T.fusca)是被广泛研究的两种产生纤维素酶的细菌。如中国专利申请CN104232522A公开了一株从堆肥中分离筛选出来的能产纤维素酶的细菌(Achromobacterxylosoxidans),保藏编号为CCTCCNo.M2013365，该菌经28h发酵后纤维素酶活为0.183U/mL。一般用于生产的纤维素酶来自于真菌，例如白绢菌(Sclerotiumrolfsii)、白腐真菌(P.chrysosporium)以及木霉属(Trichoderma)、曲霉属(Aspergillus)、裂殖菌属(Schizophyllum)和青霉属(Penicillium)等种属中的一些真菌，其中木霉属是研究最广泛的纤维素酶产生菌。中国专利申请CN104263658A公开了一种里氏木霉菌株(Trichodermareesei)CGMCCNO.9644，该菌蛋白分泌能力强，具有更强的纤维素酶生产能力，其所产滤纸酶活比出发菌株提高了13～31％。中国专利申请CN104328057A公开了采用空间诱变筛选培育的高产纤维素酶的里氏木霉(Trichodermareesei)CGMCCNO.9537，其滤纸酶活力提高了25.83％～34.49％。目前市场上销售的纤维素酶约20％来自木霉属和曲霉属。大部分纤维素酶的酶解温度为40～50℃，但在生产实践中，由于很多工业生产环境都是高温环境(如酒精发酵)，因此耐高温酶比常温酶更具实用意义。同时，耐高温酶还具有以下诸多优点:(1)高温反应，减少杂菌污染，提高产物纯度；(2)室温贮藏期较长；(3)一定程度可抗化学变性(如耐表面活性剂)；(4)可用热处理去除大量杂蛋白，易于大规模生产与纯化。故，耐高温酶成为纤维素降解酶研究中的一大热点。
技术实现思路
专利技术人通过不懈努力，从高温堆肥中筛选出一株具有同时产纤维素酶和/或木聚糖酶的嗜热菌，经形态观察和分子生物学技术鉴定，该菌株属于嗜热子囊菌(Thermoascusaurantiacus)，将其命名为嗜热子囊菌UJS1412。该菌株能够用于生产纤维素酶和/或木聚糖酶，该菌株生产的纤维素酶和/或木聚糖酶制剂耐高温，可以高效降解小麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆等木质纤维素，将其水解为葡萄糖和木糖，可用于生产燃料乙醇、有机酸等生物产品。在此基础上，本专利技术涉及以下几个方面：本专利技术的第一方面涉及一种嗜热子囊菌株(Thermoascusaurantiacus)UJS1412，其保藏编号为CGMCCNo.11334。该菌株已于2015年09月08日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，邮编100101)，保藏号为CGMCCNo.11334，分类命名为嗜热子囊菌株(Thermoascusaurantiacus)，菌株名称为UJS1412。本专利技术所述的嗜热子囊菌株(Thermoascusaurantiacus)UJS1412的形态学特征为：所述嗜热子囊菌UJS1412在PDA平板培养基上于40～50℃下培养2～3天，菌丝呈乳白色稀疏网状；3天后渐转为棕黄色至深棕色，培养基背面观察呈浅黄色(如图1所示)。显微观察发现，菌丝呈明显的子囊菌特征，无色，光滑，具有分枝和隔膜；子囊孢子为卵圆形至椭圆形，壁光滑。本专利技术所述的嗜热子囊菌株(Thermoascusaurantiacus)UJS1412能够用于生产纤维素酶和/或木聚糖酶，该菌生产的纤维素酶和/或木聚糖酶制剂可以高效降解小麦秸秆、玉米秸秆和水稻秸秆等木质纤维素，将其水解为葡萄糖和木糖，可用于生产燃料乙醇、有机酸等生物产品。本专利技术的第二方面涉及嗜热子囊菌株(Thermoascusaurantiacus)UJS1412用于生产纤维素酶和/或木聚糖酶的用途。本专利技术的第三方面涉及一种制备纤维素酶和/或木聚糖酶的方法，该方法使用本专利技术所述的嗜热子囊菌株(Thermoascusaurantiacus)UJS1412制备纤维素酶和/或木聚糖酶。在一个优选的实施方案中，本专利技术第三方面所述的制备维素酶和/或木聚糖酶的方法，包括使用本专利技术所述的嗜热子囊菌株(Thermoascusaurantiacus)UJS1412进行液体发酵的步骤。优选的液体发酵的温度为40～50℃，例如40～45℃。优选的发酵时间为4～8天，例如4～7天，例如5天、6天或7天。发酵时优选的初始pH值为4.5～6.0，例如4.8、5.0、5.5或5.8。在另一个优选的实施方案中，本专利技术第三方面所述的制备维素酶和/或木聚糖酶的方法中，发酵所用的碳源选自葡萄糖、麸皮、微晶纤维素、淀粉、羧甲基纤维素(CMC)、果糖、乳糖、蔗糖和麦芽糖，优选以麸皮和/或微晶纤维素为碳源；发酵所用的氮源选自蛋白胨(例如胰蛋白胨、小麦蛋白胨、鱼粉蛋白胨)、牛肉膏、NH4Cl、尿素、(NH4)2SO4、酵母膏、玉米浆和NaNO3为氮源，优选以蛋白胨为氮源。发酵时，将碳源和碳源加水配制成液体，另外添加KH2PO4、CaCl2、MgSO4、吐温-80等营养物质。在一个具体的实施方案中，本专利技术第三方面所述的制备纤维素酶和/或木聚糖酶的方法，该方法以麸皮和/或微晶纤维素为碳源，以蛋白胨为氮源，将其加水配制成浓度分别为3～30g/L，5～50g/L和0.5～5g/L的液体，另外添加KH2PO40.3～3g/L，CaCl20.1～0.5g/L、MgSO40.1～0.8g/L，吐温-800.1～1％(v/v)。优选将配置好的液体培养液置于250～500mL摇瓶或5～30L生物反应器中，40～50℃发酵4～7d。采用本专利技术所述的制备方法制备得到的纤维素酶和/或木聚糖酶，相对于现有的纤维素酶，更耐高温，其酶解温度为40℃～80℃(例如40℃～70℃，40℃～65℃，40℃～60℃,45℃～60℃,48℃～60℃，50℃～60℃,51℃～60℃，52℃～60℃，53℃～60℃，54℃～60℃或55℃～60℃)，特别是温度为45℃～60℃时，还能保持较高的酶活性；其酶解pH为4～5.5(例如4～5，4～5.1，4～5.2，4～5本文档来自技高网...

【技术保护点】
嗜热子囊菌株(Thermoascus aurantiacus)UJS1412，其保藏编号为CGMCC No.11334。

【技术特征摘要】
1.嗜热子囊菌株(Thermoascusaurantiacus)UJS1412，其保藏编号为CGMCCNo.11334。2.权利要求1的嗜热子囊菌株(Thermoascusaurantiacus)UJS1412用于生产纤维素酶和/或木聚糖酶的用途。3.一种制备纤维素酶和/或木聚糖酶的方法，该方法使用权利要求1的嗜热子囊菌株(Thermoascusaurantiacus)UJS1412制备纤维素酶和/或木聚糖酶。4.权利要求3的制备方法，该方法包括使用权利要求1的嗜热子囊菌株(Thermoascusaurantiacus)UJS1412进行液体发酵的步骤，优选地，液体发酵的温度为40～50℃，例如40～45℃；优选地，发酵时间为4～8天，例如4～7天，例如5天、6天或7天；优选地，发酵时的初始pH值为4.5～6.0，例如4.8、5.0、5.5或5.8。5.权利要求4的制备方法，其特征在于，发酵所用的碳源选自葡萄糖、麸皮、微晶纤维素、淀粉、羧甲基纤维素(CMC)、果糖、乳糖、蔗糖和麦芽糖，优选以麸皮和/或微晶纤维素为碳源；发酵所用的氮源选自蛋白胨(例如胰蛋白胨、小麦蛋白胨、鱼粉蛋白胨)、牛肉膏、NH4Cl、尿素、(NH4)2SO4、酵母膏、玉米浆和NaNO3为氮源，优选以蛋白胨为氮源，优选在发酵时，将碳源和碳源加水配制成液体，另外添加KH2PO4、CaCl2、MgSO4、吐温-80等营养物质。6.权利要求5的制备方法，其特征在于，以麸皮和/或微晶纤维素为碳源，以蛋白胨为氮源，将其加水配制成浓度分别为3～30g/L，5～50g/L和0.5～5g/L的液体，另外添加KH2PO40.3～3g/L，CaCl20.1～0.5g/L、MgSO40.1～0.8g/L，吐温-800.1～1％(v/v)。7.一种纤维素酶和/或木聚糖酶制剂，其酶解温度为40℃～80℃(例如40℃～70℃，40℃～65℃，40℃～60℃,45℃～60℃,48℃～6...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵鹏翔，管国强，赵锦，崔凤杰，卜令习，黄达明，赵正凯，
申请(专利权)人：国家电网公司，江苏大学，国网节能服务有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11