一种高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法及其应用，其特征在于，包括：步骤一、活化里氏木霉菌株或其衍生菌株；步骤二、将活化后的里氏木霉菌株或其衍生菌株制备成孢子悬液，接种于种子培养基中进行培养，温度为28~30℃，转速为170~200转/分的摇床上震荡培养24~36h；步骤三、将接种里氏木霉菌株或其衍生菌株的种子培养基接种至以微晶纤维素和玉米芯为碳源且混合比为1:4的发酵培养基中进行发酵罐培养。并将所述复合酶系处理玉米芯和气爆秸秆以及经NaOH常温预处理的玉米秸秆。本发明专利技术所述的方法提高了复合酶系的糖化水解能力，降低了酶的制备成本，对环境的污染较小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微生物领域，尤其涉及一种高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法及其应用。
技术介绍
随着不可再生的化石能源的日渐枯竭，越来越多的研究都集中到了新能源的开发和利用。生物质能由于其来源丰富，成本低廉和可再生性而备受青睐。纤维素作为地球上最为丰富的可再生资源，为生物质能提供丰富的来源。据报道，全球每年的光合作用产生的 纤维素总量可达IO11吨。但是，纤维素是由葡萄糖分子以1，4-糖苷键结合而成的线状高分子聚合物。纤维素分子难以直接被利用，需经过降解成小分子糖类物质后才可被利用。纤维素可直接通过酸、碱处理或通过酶法处理降解。酶法降解纤维素由于无污染、低能耗的优点而逐渐取代酸、碱处理方法。木质纤维素降解酶广泛存在于自然界的生物体中，在食品、酿造行业、农副产品深加工、饲料、医药、环境保护和化工等领域有着非常广阔的应用前景和应用潜力。因此，该方法制备的复合酶系具有广泛的应用前景。国内外生产纤维素酶的方法普遍采用液体深层发酵和固态发酵。固态发酵通风效果不是很好，可操作性较差，不适合工业放大。液态发酵条件下用于产酶的碳源有微晶纤维素或纸浆，虽然酶活力较高，但是成本较高，环境污染严重，不适合大规模生产；也有用廉价原料麸皮、稻草以及小麦秸杆，但是酶活力较低；还有用酸处理的玉米芯残渣作为原料进行发酵，由于酸处理后的残渣存在毒性副产物糠醛等，对菌体生长有抑制作用，因此，酶活力较低。现有的生产纤维素酶的生产方法都不能满足在保证酶活力较高的同时又能够制备出酶系比较全的需要。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术设计开发了一种高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法及其应用，目的在于制备同时含有纤维素酶和半纤维素酶的木质纤维素降解复合酶系，降低酶的生产成本，提高催化效率，减少对环境的污染。本专利技术提供的技术方案为一种高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法，包括以下步骤步骤一、活化里氏木霉菌株或其衍生菌株；步骤二、将活化后的里氏木霉菌株或其衍生菌株制备成孢子悬液，接种于种子培养基中进行培养，温度为28 30°C，转速为17(Γ200转/分的摇床上震荡培养24 36h ；步骤三、将接种里氏木霉菌株或其衍生菌株的种子培养基接种至以微晶纤维素和玉米芯为碳源且混合比为1:4的发酵培养基中进行发酵罐培养。优选的是，所述的高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法中，所述步骤三中将接种里氏木霉菌株或其衍生菌株的种子培养基按照5 10%接种量接种至所述的发酵培养基中进行发酵罐培养。 优选的是，所述的高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法中，按质量百分比计，所述发酵培养基包括碳源29Γ8%，有机氮源O.广5%，无机氮源浓度为(Γ2%，无机盐O.OOOf 10%。优选的是，所述的高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法中，按所述步骤三进行发酵罐培养时，pH调节为3. (Γ5. 0，温度控制为2(T40°C，摇床转速控制在10(Γ250转/分，进行深层液态发酵，发酵时间为6(Γ200小时。优选的是，所述的高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法中，所述碳源含量最佳为3% 5%。优选的是，所述的高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法中，所述的发酵罐体积为5L，且装有3L发酵培养基。利用上述方法制备的一种复合酶系的应用，将所述复合酶系处理玉米芯和气爆秸杆以及经NaOH常温预处理的玉米秸杆。本专利技术所述的高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法，以少量微晶纤维素与玉米芯混合作为发酵培养基的碳源，因玉米芯来源广泛、价格低廉，降低了生产成本。应用本方法得到的复合酶系中木聚糖酶活力显著高于纯微晶纤维素作为碳源的木聚糖酶的活力，纤维素酶活力有所降低。将利用本方法制备的复合酶系处理玉米芯和气爆秸杆以及经NaOH常温预处理的玉米秸杆，结果发现对玉米芯的水解效果高于微晶纤维素作为碳源的处理效果，对预处理的玉米秸杆还原糖含量也得到了一定的提高。本专利技术所述的制备方法中的原料不需要进行酸或者碱等方法预处理，因此，制备过程中不会产生毒性副产物，制备的复合酶系在食品、酿造行业、农副产品深加工、饲料、医药、环境保护和化工等领域有着非常广阔的应用前景和应用潜力。附图说明图1是本专利技术所述的复合酶系中纤维素酶活力和木聚糖酶活力随发酵时间变化规律图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本专利技术提供一种高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法，包括以下步骤步骤一、活化里氏木霉菌株或其衍生菌株；步骤二、将活化后的里氏木霉菌株或其衍生菌株制备成孢子悬液，接种于种子培养基中进行培养，温度为28 30°C，转速为17(Γ200转/分的摇床上震荡培养24 36h ；步骤三、将接种里氏木霉菌株或其衍生菌株的种子培养基接种至以微晶纤维素和玉米芯为碳源且混合比为1:4的发酵培养基中进行发酵罐培养。所述的高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法中，所述步骤三中将接种里氏木霉菌株或其衍生菌株的种子培养基按照5 10%接种量接种至所述的发酵培养基中进行发酵罐培养。所述的高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法中，按质量百分比计，所述发酵培养基包括碳源2% 8%，有机氮源O.1 5%，无机氮源浓度为0 2%，无机盐O. 0001 10%。所述的高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法中，按所述步骤三进行发酵罐培养时，PH调节为3. (Γ5. 0，温度控制为2(T40°C，摇床转速控制在10(Γ250转/分，进行深层液态发酵，发酵时间为6(Γ200小时。所述的高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法中，所述碳源含量最佳为3% 5%。所述的高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法中，所述的发酵罐体积为5L，且装有3L发酵培养基。利用上述方法制备的一种复合酶系的应用，将所述复合酶系处理玉米芯和气爆秸 杆以及经NaOH常温预处理的玉米秸杆。实验材料本实验中以里氏木霉(Trichoderma reesei Rut C-30)购买于中国工业微生物菌种保存中心(CICC)，CICC13052。种子培养基包括微晶纤维素2%，玉米浆1. 5%，葡萄糖1%，调节pH为4. 5。本专利技术的发酵培养基以微晶纤维素和玉米芯作为碳源，其中玉米芯粉经粉碎机粉碎而成，玉米浆作为有机氮源，硫酸铵作为无机氮源，磷酸二氢钾、硫酸镁、碳酸钙作为无机盐成分，甘油作为菌种发酵初期的碳源。因此，所确定出的发酵培养基包括玉米浆1. 0 2· 5%, (NH4)2SCM O. 2 O. 8%, KH2PO4O^O. 6%, MgSO4 · 7Η20 0 0· 1%，CaCO3 0 0· 25%，甘油(TO. 25%，调节pH为4. (Γ5. O。其中，有机氮源还可以为酵母粉、蛋白胨；无机氮源还可以为氯化铵、硝酸铵。绘制葡萄糖和木糖的标准曲线，利用标准曲线测定本专利技术得到的复合酶系中的滤纸酶活和木聚糖酶活力。I)葡萄糖标准曲线的绘制配制10mg/ml葡萄糖母液,稀释成2. O, 3. 3, 5. O和6. 7mg/ml的葡萄糖溶液样品。取O. 5ml的葡萄糖溶液样品加到Iml的O. 05M，pH4. 8的柠檬酸缓冲溶液中，再加3ml的DNS反应液，混勻，沸水浴加热5min,冷却至室温。使用分光光度计测定于波长540n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效降解木质纤维素的复合酶系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、活化里氏木霉菌株或其衍生菌株；步骤二、将活化后的里氏木霉菌株或其衍生菌株制备成孢子悬液，接种于种子培养基中进行培养，温度为28~30℃，转速为170~200转/分的摇床上震荡培养24~36h；步骤三、将接种里氏木霉菌株或其衍生菌株的种子培养基接种至以微晶纤维素和玉米芯为碳源且混合比为1:4的发酵培养基中进行发酵罐培养。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武改红，陈树林，马立娟，张东远，李德茂，马延和，
申请(专利权)人：天津工业生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：