[发明专利]一种以造纸短纤维为碳源发酵生产液体纤维素酶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维素酶的生产方法，具体地说，涉及一种以造纸短纤维为碳源发酵生产液体纤维素酶的方法。

背景技术

纤维素作为植物光合作用的主要多糖类产物，是地球上最为丰富的可再生性天然资源。据估计，地球上纤维素中所蕴藏的能量大约相当于6400亿吨的石油所含的能量，而且纤维素的可再生性是石油等矿质能源所不可比拟的。充分利用纤维素酶处理纤维素，有可能从根本上解决人类所面临的能源与粮食问题，其深远影响是不可低估的。

纤维素酶在纺织、食品发酵、饲料、造纸、日用化工、中草药提取等诸多领域具有广泛的应用，特别是在秸秆生产酒精方面，具有巨大的潜在价值，其前景十分广阔，纤维素酶的研究已成为一个战略性课题。

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。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。

液体纤维素酶的生产主要用微晶纤维素、乳糖、槐糖、纤维二糖等作为诱导物，这些原料用量较大而且价格较贵，在液体纤维素酶的生产成本中占有很大一部分比例，导致纤维素酶液体发酵成本居高不下，很难与纤维素酶固体发酵竞争。

在以亚硫酸盐和碱法造纸的过程中，螺旋挤浆机工作中可以产生约占总纸浆含量1～5％短纤维，未有很好的出路，给环境造成污染。以造纸生产中短纤维为培养基生产纤维素酶，成本低，原料来源丰富。因此本发明采用短纤维作为诱导物来发酵生产液体纤维素酶。

发明内容

本发明的目的是提供一种以造纸短纤维为碳源发酵生产液体纤维素酶的方法，该方法生产的纤维素酶成本低、质量稳定、活力高、组分合理、生产周期短。

为了实现本发明目的，本发明的一种发酵生产液体纤维素酶的方法，其采用以绿色木霉菌株作为生产菌株，并以造纸短纤维为发酵培养基的碳源进行发酵培养。

所述造纸短纤维为麦草、稻、甘蔗渣等农作物秸秆经过亚硫酸盐或碱法造纸过程获得的造纸短纤维，其主要成分为纤维素50～70％、半纤维素20～30％、木质素8～15％。

所述造纸短纤维在发酵培养基中的用量为2～10％。

所述发酵培养基的组分的重量百分比为：2～10％造纸短纤维、2～4％玉米浆、1～3％尿素、2～5％硫酸铵、2～5％磷酸氢二钾；其余为水。

所述发酵培养方式为液体分批发酵生产液体纤维素酶。

其中，发酵温度为26～30℃，培养时间为6～10天。

本发明的生产液体纤维素酶的方法，在发酵培养前，需先经斜面培养、振荡培养。

所述斜面培养采用在无菌操作条件下，将原种接入PDA试管斜面培养基中，27～30℃培养4～8天；

所述振荡培养采用在无菌条件下，将斜面菌种接入三角瓶的种子培养基中，置摇瓶机上振荡培养12～48小时，培养温度20～30℃。

所述种子培养基的组分的重量百分比为：3～5％葡萄糖、2～4％玉米浆、1～3％尿素、2～4％硫酸铵、2～4％磷酸氢二钾，0.5～1％硫酸镁；其余为水。

本发明采用绿色木霉诱变菌株为生产菌种，在试管、三角瓶、种子罐中培养后接入含有亚硫酸盐和碱法造纸中产生的短纤维为碳源和营养盐的液体发酵培养基中。在发酵罐中进行培养，生产出液体纤维素酶，该酶可以经过压滤、浓缩得到液体纤维素酶成品。该方法生产的纤维素酶成本低、质量稳定、活力高、组分合理、生产周期短。

本发明所述的亚硫酸盐和碱法造纸的过程中产生的短纤维，已对麦草、稻、甘蔗渣等农作物秸秆进行了酸解或碱处理，因此产生的废料短纤维已是经过轻度酸解或碱处理的纤维原料，属于易被利用的纤维素组分。当把短纤维应用于纤维素酶液体生产中，一方面可以促进绿色木霉菌丝体的生长发育，同时又具有诱导性，促进了纤维素酶的生产，因此，以造纸短纤维为碳源发酵生产液体纤维素酶与使用微晶纤维素相比，滤纸酶活基本相同或略高，微晶纤维素的价格为1.1～1.8万元/吨，而造纸短纤维的生产成本为2000～3000元/吨，成本降低80％，成功解决了纤维素酶液体发酵过程中需要添加昂贵碳源，导致成本居高不下的问题。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。下面实施例中所使用的方法如无特殊说明均为常规实验方法。