[发明专利]一种产纤维素酶的青霉菌株及其酶解纤维素的应用

说明书

技术领域

本发明属于微生物领域，具体涉及一种产高活力纤维素酶的微生物青霉菌株及其酶解纤维素的应用。

背景技术

随着全球石油储备的日益枯竭，液体燃料短缺将严重制约人类的发展，寻找可再生性的替代资源已成为维持人类社会可持续发展的紧迫任务。大力开发新的可再生资源，也是中国在21世纪保持可持续发展的前提条件。用地球上最丰富的可再生资源--植物纤维素作为原料生产生物能源和生物基化学品已受到国内外的广泛关注，并被认为是21世纪应对化石资源枯竭的最佳途径之一。纤维素是由β-1，4-糖苷键连接而成的线性高分子聚合物，将其降解成为单糖是进而发酵制取乙醇等生物基化学品的关键，这一步需要由纤维素酶来完成，因此生产高效率的纤维素酶成为生物乙醇通路中的一个关键步骤。

纤维素酶(Cellulase)是降解纤维素转化为葡萄糖的各种酶的总称，分为真菌纤维素酶和细菌纤维素酶。纤维素酶由葡聚糖内切酶(EG)、葡聚糖外切酶(CBH)，β-葡萄糖苷酶(BG)组成。其广泛应用在纺织、饲料、酿造、食品加工、环保、造纸等行业，能有效改善产品质量，提高产品产量；利用纤维素酶对纤维素纤维织物进行生物整理即酶降解整理；可改善纤维素针织物外观性能，增强纤维素纤维的柔软度，使织物光泽和色泽鲜艳度得到明显改善，应用越来越广，市场需量也越来越大。

纤维素酶的生产方法一般采用固体发酵和液体发酵两种工艺方法：固体发酵工艺虽然固定投资少，但生产稳定性差，难以进行大规模工业化生产；而液体发酵工艺生产稳定性高，培养条件易控制生产效率高，便于大规模生产，但其技术瓶颈在于发酵液的酶活普遍偏低。

要生产高活性纤维素酶关键是：一是选育高产菌种，作为生产菌种；二是发酵工艺路线，培养基选定、发酵时间、温度等，发酵后发酵液的过滤，浓缩等的提取工艺等均对纤维素酶的活性存在较大影响。

目前用于生产纤维素酶的微生物大多属于真菌，因其产生的纤维素酶多为胞外酶，分离提取的工艺也相对简单。研究较多的有木霉属(Trichodema sp.)、曲霉属(Aspergillus sp.)、青霉属(Penicillium sp.)和枝顶孢霉属(Acremonium sp.)的菌株。其中以木霉属的产量居高，而对青霉菌(Penicillium sp.)的报道相对较少，且一般活力都低于木霉属(Trichodema sp.)所产的酶。

中国专利CN101717728A公开了一株青霉菌及其用于催化水解木质纤维素的用途，利用该菌株得到的纤维素酶可发挥生物催化效力，分解富含纤维素的生物质并生成单糖，所得的水解物可作为碳源用于合成生物能源和生物基化学品。所得的纤维素酶在摇瓶规模水解纤维素的转化率为48％，在发酵罐规模水解纤维素的转化率为64％。虽然利用该菌株得到的纤维素酶具有较好的水解纤维素能力，但毕竟有接近一半的纤维素没有得到水解而浪费，因此急需开发出具有更好水解能力的纤维素酶以及能够高产该纤维素酶的菌株。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中青霉菌水解纤维素能力受限的问题，进而提供一种能产生高效水解纤维素酶的青霉菌株。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明人经过诱变育种，选育出一株青霉菌株，其分类命名为Penicillium decumbens PD-G3-08，已保藏于武汉大学中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，保藏单位地址：武汉大学保藏中心。登记入册的编号是CCTCC M 2011195，保藏日期是2011年6月13日。以此菌株为酶解纤维素的菌株。

该菌株具有下述性质：所述青霉菌株的菌落在麦芽汁平板上呈淡粉红色，单菌落呈圆形，表面有少量褶皱，显微镜下观察菌丝粗壮，交织密集且很少断裂。

本发明还公开了一种由上述青霉菌株编码的纤维素酶。

本发明还公开了所述的青霉菌株Penicillium decumbens PD-G3-08的培养方法，包括如下步骤：

(1)菌种活化：将所述菌株接种于适于微生物生长的固体培养基培养活化，于25-30℃，好氧培养5-7天；

所述固体培养基优选本领域技术人员常见的适用于青霉菌种生长的固体培养基，进一步优选含有如下组分及用量的培养基：麸皮80-100g/L、葡萄糖10-20g/L、琼脂粉15-20g/L、其余为水；

(2)菌种增殖：将步骤(1)中活化好的菌种连同固体培养基挖块接入适于微生物生长的液体种子培养基，25-30℃，好氧培养30-60小时，即得种子液；