一種使用玉米芯發(fā)酵生產(chǎn)堿性木聚糖酶制劑的工藝的制作方法
【專利說明】
[0001]一、技術領域:
本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵技術領域，具體涉及一種使用玉米芯發(fā)酵生產(chǎn)堿性木聚糖酶制劑的工藝。
[0002]二、【背景技術】:
木聚糖是以木吡喃糖為單位的由β - 1,4鍵連接的半纖維素，富含于闊葉樹和大多數(shù)一年生植物體內(nèi)，半纖維素在自然界中含量占生物量的30 %，僅次于纖維素。玉米是我國重要的農(nóng)作物，每年都有大量的玉米芯產(chǎn)生，玉米芯是玉米生產(chǎn)的副產(chǎn)物，是半纖維素含量最高的植物，玉米芯中木聚糖的含量達35%?40%，將其進行微生物發(fā)酵制備酶制劑，有效利用資源，且減少農(nóng)業(yè)環(huán)保負荷。短小芽胞桿菌以玉米芯作為碳源發(fā)酵制備堿性木聚糖酶，堿性木聚糖酶屬于木聚糖降解酶系，在堿性條件下將木聚糖水解為低聚木糖或木糖。在造紙、苧麻加工業(yè)等纖維制造工藝過程中，堿性木聚糖酶可以使木聚糖半纖維素(主要為木聚糖)有選擇性地部分水解，而不損失纖維強度，減少后續(xù)工藝中化學物的用量，降低有害化學物對環(huán)境的污染。
[0003]微生物發(fā)酵產(chǎn)堿性木聚糖酶在我國起步較晚，大多處于基礎研究階段，國內(nèi)自主產(chǎn)品稀少，產(chǎn)品酶活低。中國專利文獻(ZL200510018574.2)公開了一種堿性木聚糖酶的制備方法，利用的是酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)木聚糖酶，其發(fā)酵液產(chǎn)酶活力為426IU/ml。中國專利文獻(ZL200610020049.9)公開的堿性木聚糖酶的制備方法，也是利用酵母菌發(fā)酵生產(chǎn)堿性木聚糖酶，其發(fā)酵液產(chǎn)酶活力為650IU/ml。
[0004]三、

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的提供一種使用玉米芯發(fā)酵生產(chǎn)堿性木聚糖酶制劑的工藝，其使用玉米芯發(fā)酵，玉米芯經(jīng)短小芽胞桿菌M-26發(fā)酵產(chǎn)堿性木聚糖酶發(fā)酵液產(chǎn)酶活力1600IU/ml，在產(chǎn)酶活力方面得到很大的改善，使堿性木聚糖酶制備過程中的產(chǎn)酶活力提高兩倍以上，大大提高生產(chǎn)效率，有利于技術的產(chǎn)業(yè)化。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:一種使用玉米芯發(fā)酵生產(chǎn)堿性木聚糖酶制劑的工藝步驟為:
1)發(fā)酵:
將液體培養(yǎng)基A裝入發(fā)酵罐后調(diào)節(jié)pH至7.5-8.0，常規(guī)滅菌后，按照質量比2-5%無菌操作接入活化好的短小芽孢桿菌菌種，在溫度為37°C，攪拌轉速為300-550r/min，通氣量0.2-0.4M3/min，罐壓0.03-0.065MPa，發(fā)酵周期20_48h ;用3，5 —二硝基水楊酸法測產(chǎn)酶活力達1500IU/ml時停止發(fā)酵；
2)酶液分咼:
用高效板框式過濾機保持溫度30-35°C，在0.05-0.1MPa壓力下除去發(fā)酵液中微生物菌體，獲得棕色澄清液體；
3)酶制劑制備:
按照40-55%的質量比加入(NH4)2S04，在4-6°C下靜置10_16h收集沉積，采用35_45°C風干法干燥沉積物20-40h，當含水量到達10-13時，粉碎成酶活為10000-30000IU/g堿性木聚糖酶成品。
[0006]所述的步驟1)中的液體培養(yǎng)基A的配方如下:
玉米芯3.0-5.0%，麩皮1.5-2.5%，蛋白胨0.5-2.0%，酵母膏0.5-1.5%，氯化銨0.5-1.5%，氯化鈉 0.01-0.04%，磷酸氫二鉀 0.2-0.5%，氯化鈣 0.05-0.10%，硫酸鎂
0.05-0.10%，余量水。
[0007]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和效果:本發(fā)明采用微生物發(fā)酵生產(chǎn)堿性木聚糖酶，與普通木聚糖酶相比具有以下優(yōu)勢，在應用中反應溫度為55°C，節(jié)約加熱能耗；在造紙行業(yè)使用時不用進行調(diào)整酸堿度，減少工藝流程具有明顯的經(jīng)濟效益，高效酶活的堿性木聚糖酶使用可避免酸堿有利于環(huán)境保護。
[0008]能否提供本發(fā)明制備出來的木聚糖酶和普通木聚糖酶的效果的試驗數(shù)據(jù)
請在實施例中提供本發(fā)明制備出來的木聚糖酶的技術指標以證實其效果，同時如果能與普通木聚糖酶的試驗數(shù)據(jù)比對最好。
[0009]四、【具體實施方式】實施例1:
一種使用玉米芯發(fā)酵生產(chǎn)堿性木聚糖酶制劑的工藝的步驟為:
步驟一:發(fā)酵:
將培養(yǎng)基A裝入發(fā)酵罐后調(diào)節(jié)pH至7.5，常規(guī)滅菌后，按照質量比2%無菌操作接入活化好的短小芽孢桿菌菌種，37°C，攪拌轉速550r/min，通氣量0.4M3/min，罐壓0.065MPa，發(fā)酵周期20h ;用3，5 —二硝基水楊酸法測產(chǎn)酶活力達1500IU/ml時停止發(fā)酵；
步驟二:酶液分離:
用高效板框式過濾機保持溫度30°C，在0.05MPa壓力下除去發(fā)酵液中微生物菌體，獲得棕色澄清液體；
步驟三:酶制劑的制備:
按照的40%的質量比加入(NH4)2S04，4°C靜置16h收集沉積，采用35°C風干法干燥沉積物40h，當含水量13%時，粉碎后為酶活為30000IU/g堿性木聚糖酶成品。
[0010]步驟一中提到的液體培養(yǎng)基A配方如下:
玉米芯3.0%，麩皮2.5%，蛋白胨0.5%，酵母膏1.5%，氯化銨0.5%，氯化鈉0.04%，磷酸氫二鉀0.2%，氯化鈣0.10%，硫酸鎂0.05%，余量水。
[0011]麥草漿漂白試驗:
上述制備的堿性木聚糖酶用于造紙工藝中未漂白麥草漿漂泊處理，麥草漿濃為5.0%，pH9.6，50°C，酶制劑用量6g/kg干麥草漿，作用1.0h。提高麥草漿白度6%。
[0012]實施例2:
一種使用玉米芯發(fā)酵生產(chǎn)堿性木聚糖酶制劑的工藝的步驟為:
步驟一:發(fā)酵:
將培養(yǎng)基A裝入發(fā)酵罐后調(diào)節(jié)pH至7.8，常規(guī)滅菌后，按照質量比4%無菌操作接入活化好的短小芽孢桿菌菌種，37°C，攪拌轉速400-r/min，通氣量0.3M3/min，罐壓0.45MPa，發(fā)酵周期36h ;用3，5 —二硝基水楊酸法測產(chǎn)酶活力達1500IU/ml時停止發(fā)酵；
步驟二:酶液分離:
用高效板框式過濾機保持溫度32°C，在0.08MPa壓力下除去發(fā)酵液中微生物菌體，獲得棕色澄清液體；
步驟三:酶制劑的制備:
按照的50%的質量比加入(NH4)2S04，5°C靜置12h收集沉積，采用40°C風干法干燥沉積物35h，當含水量12%時，粉碎為酶活為20000IU/g堿性木聚糖酶成品。
[0013]步驟一中提到的液體培養(yǎng)基A配方如下:
玉米芯4.2%，麩皮2.8%，蛋白胨1%，酵母膏0.7%，氯化銨0.7%，氯化鈉0.02%，磷酸氫二鉀0.4%，氯化鈣0.08%，硫酸鎂0.07%，余量水。
[0014]麥草漿漂白試驗:
上述制備的堿性木聚糖酶用于造紙工藝中未漂白麥草漿漂泊處理，麥草漿濃為5.0%，pH9.6，50°C，酶制劑用量3g/kg干麥草漿，作用l.0h。提高麥草漿白度6%。
[0015]實施例3:
一種使用玉米芯發(fā)酵生產(chǎn)堿性木聚糖酶制劑的工藝的步驟為:
步驟一:發(fā)酵:
將培養(yǎng)基A裝入發(fā)酵罐后調(diào)節(jié)pH至8.0，常規(guī)滅菌后，按照質量比5%無菌操作接入活化好的短小芽孢桿菌菌種，37°C，攪拌轉速300r/min，通氣量0.2M3/min，罐壓0.03MPa，發(fā)酵周期48h ;用3，5 —二硝基水楊酸法測產(chǎn)酶活力達1500IU/ml時停止發(fā)酵；
步驟二:酶液分離:
用高效板框式過濾機保持溫度35°C，在0.1MPa壓力下除去發(fā)酵液中微生物菌體，獲得棕色澄清液體；
步驟三:酶制劑的制備:
按照的40-55%的質量比加入(NH4)2S04，6°C靜置10h收集沉積，采用45°C風干法干燥沉積物20h，當含水量10%時，粉碎為酶活為10000U/g堿性木聚糖酶成品。
[0016]麥草漿漂白試驗:
上述制備的堿性木聚糖酶用于造紙工藝中未漂白麥草漿漂泊處理，麥草漿濃為5.0%，pH9.6，50°C，酶制劑用量6g/kg干麥草漿，作用1.0h。提高麥草漿白度6%。
[0017]步驟一中提到的液體培養(yǎng)基A配方如下:
玉米芯5.0%，麩皮1.5%，蛋白胨2.0%，酵母膏0.5%，氯化銨1.5%，氯化鈉0.01%，磷酸氫二鉀0.5%，氯化鈣0.05%，硫酸鎂0.10%，余量水。
[0018]實施例中的短小芽胞桿菌編號CGMCC1.2160，購置于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，地址:北京市朝陽區(qū)北辰西路1號院3號，郵編:100101。署名:Bacillus，種加詞:pumilus，中文學名:短小芽孢桿菌。
[0019]實施例中步驟1) —3)中，提到的酶活(IU)定義為:在用1%木聚糖溶液，溫度55°C，pH8.0，反應lOmin條件下，1每分鐘釋放1 μηιο?還原糖(以木糖計)所需要的酶量定義為一個酶活力單位(IU)。
【主權項】
1.一種使用玉米芯發(fā)酵生產(chǎn)堿性木聚糖酶制劑的工藝，其特征在于:所述的工藝步驟為: .1)發(fā)酵: 將液體培養(yǎng)基A裝入發(fā)酵罐后調(diào)節(jié)pH至7.5-8.0，常規(guī)滅菌后，按照質量比2-5%無菌操作接入活化好的短小芽孢桿菌菌種，在溫度為37°C，攪拌轉速為300-550r/min，通氣量.0.2-0.4M3/min，罐壓0.03-0.065MPa，發(fā)酵周期20_48h ;用3，5 —二硝基水楊酸法測產(chǎn)酶活力達1500IU/ml時停止發(fā)酵； .2)酶液分咼: 用高效板框式過濾機保持溫度30-35°C，在0.05-0.1MPa壓力下除去發(fā)酵液中微生物菌體，獲得棕色澄清液體； .3)酶制劑制備: 按照40-55%的質量比加入(NH4)2S04，在4-6°C下靜置10_16h收集沉積，采用35_45°C風干法干燥沉積物20-40h，當含水量到達10-13時，粉碎成酶活為10000-30000IU/g堿性木聚糖酶成品。2.根據(jù)權利要求1所述的一種使用玉米芯發(fā)酵生產(chǎn)堿性木聚糖酶制劑的工藝，其特征在于:所述的步驟1)中的液體培養(yǎng)基A的配方如下: 玉米芯3.0-5.0%，麩皮1.5-2.5%，蛋白胨0.5-2.0%，酵母膏0.5-1.5%，氯化銨.0.5-1.5%，氯化鈉 0.01-0.04%，磷酸氫二 鉀 0.2-0.5%，氯化鈣 0.05-0.10%，硫酸鎂.0.05-0.10%，余量水。
【專利摘要】本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵技術領域，具體涉及一種使用玉米芯發(fā)酵生產(chǎn)堿性木聚糖酶制劑的工藝。其使用玉米芯發(fā)酵，玉米芯經(jīng)短小芽胞桿菌M-26發(fā)酵產(chǎn)堿性木聚糖酶發(fā)酵液產(chǎn)酶活力1600IU/ml，在產(chǎn)酶活力方面得到很大的改善，使堿性木聚糖酶制備過程中的產(chǎn)酶活力提高兩倍以上,大大提高生產(chǎn)效率,有利于技術的產(chǎn)業(yè)化。本發(fā)明采用的工藝步驟為1）發(fā)酵；2）酶液分離；3）酶制劑制備。
【IPC分類】C12N9/42
【公開號】CN105316304
【申請?zhí)枴緾N201510826556
【發(fā)明人】問清江, 慕娟
【申請人】陜西省微生物研究所
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年11月25日