[发明专利]制备液体纤维素酶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在发酵过程碳源的优化应用，特别是涉及一种制备液 体纤维素酶的方法。

背景技术

纤维素是自然界中含量最丰富的碳水化合物，是一类可再生的资 源和能源。但是纤维素很难被分解利用，如何将纤维素转化为能直接 利用的资源和能源是摆在人们面前的一个难题。纤维素的降解有两条 途径，即化学法和生物法，但化学法特异性差、纯度低、污染环境， 而用生物酶法可克服这些缺点，因此，纤维素酶一经发现就受到了世 界各国科学界的重视。

纤维素酶(cellulase)是指能降解纤维素β-1，4葡萄糖苷键，使纤维 素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称，是起协同作用的多组分酶 系，其主要组分是内切β-1，4一葡聚糖酶(EC3.2.1.4，也称Cr酶)， 外切葡聚糖酶(EC3.2.1.91也称Cl酶，微晶纤维素酶)和β一葡萄 糖苷酶(EC3.2.1.21也称CB酶或纤维二糖酶)。前两种酶主要溶解 纤维素，后一种酶可将纤维二糖转化为葡萄糖，当这三种主要成分活 性比例适当时，就能完成纤维素的降解。纤维素酶在我国每年有几十 亿元的市场销售额，在纺织、酒精、饲料等工业具有广泛的应用，但 目前国内90％以上的市场份额被国外产品所占领，因此开展纤维素酶 发酵技术的研究，提高液体发酵酶活力、降低生产成本具有很重要的 现实意义。

纤维素酶的生产和其它酶制剂一样，主要有固体发酵和液体深层 发酵两种，国内外在这方面做了许多有价值的工作。固体发酵法是以 玉米等农作物秸秆为主要原料，其投资少，工艺简单，产品价格低廉， 目前国内绝大部分纤维素酶生产厂家均采用该技术生产纤维素酶。但 是固体发酵法存在着一定的缺陷，以秸秆为原料的固体发酵法生产的 纤维素酶自动化程度低，劳动强度大，产品质量不稳定。因此，随着 液体发酵酶工艺的发展及菌种性能的提高，采用液体发酵法生产纤维 酶素是必然趋势。

现阶段已成功开发出纤维素酶高产菌和高活力的发酵方法，具有 很好的应用开发价值。但纤维素酶降解纤维素时，纤维素酶用量大， 成本高，同样限制了其应用，因此必须考虑降低纤维素酶的生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备液体纤维素酶的方法。

本发明所述的制备液体纤维素酶的方法，是利用酸解秸秆作为里 氏木霉发酵用碳源制备纤维素酶。

所述酸解秸秆是将秸秆经过酸解后得到的，所述酸解是本领域技 术人员常用的技术手段，是为了使秸秆中的纤维素更容易利用。

优选的，所述酸解是将秸秆在酸浓度为1-10％，温度为50-100℃ 酸解1-5小时。

所述的酸解秸秆是将秸秆酸解、水洗和干燥后获得。

为提高酸解效果，所述的酸解秸秆在酸解前，还包括碱煮，然后 中和。

所述酸解秸秆在碱煮以前，还包括将秸秆进行粗粉碎；

所述酸解秸秆在上述干燥后还包括细粉碎，制备酸解秸秆粉，以 便于配制培养基。

优选的，所述酸解秸秆的制备过程如下所示：

1)粗粉碎：将秸秆粗粉碎后过筛；

2)碱煮，然后水洗并中和；

3)酸解：在50-100℃进行，然后水洗并中和；

4)脱水，干燥，最后细粉碎，得到酸解秸秆粉。

酸解使用的酸为硫酸或盐酸，优选1-10wt％的盐酸。

由于秸秆不仅是里氏木霉发酵的碳源，也是里氏木霉发酵产生纤 维素酶的诱导剂，本发明人经过实验研究后，发现经过酸解处理后的 酸解秸秆的诱导效果更为突出。

本发明的发酵培养基中，酸解秸秆的用量为5-20％；优选7-9％； 更优选8％；实验证明，在使用里氏木霉(购自中科院微生物菌种库) 制备纤维素酶时，酸解秸秆用量为8％时，纤维素酶的发酵水平达到 最大值24.8FPAIU/ml。

所述秸秆为农作物秸秆，包括麦秸秆、稻秸秆或其他农作物秸秆。

本发明中，纤维素酶的活力滤纸酶活国际单位，表示方法为：一 个滤纸酶活力国际单位(FPAIU/ml)定义为：酶解反应中每分钟生成 1.0umol葡萄糖(以还原糖计)的酶量。

实验证明，与使用未酸解秸秆作为碳源相比，同一种菌株发酵纤 维素酶的水平由10FPAIU/ml提高到20FPAIU/ml以上。