專利名稱：電場強(qiáng)化的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物酶制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電場強(qiáng)化的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶方法。
背景技術(shù)：
纖維素酶是降解纖維素的一類酶的總稱。目前纖維素酶的應(yīng)用已擴(kuò)展到醫(yī)藥、紡織、日用化工、造紙、食品發(fā)酵、工業(yè)洗滌、煙草、石油開采、廢水處理及飼料等各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。
纖維素酶有固態(tài)發(fā)酵和深層液體發(fā)酵兩種生產(chǎn)方法。與深層液體發(fā)酵相比，固態(tài)發(fā)酵模擬了微生物生長的自然環(huán)境，更適宜于微生物的生長、繁殖與代謝，同時(shí)固態(tài)發(fā)酵還具有無廢水排放、生產(chǎn)效率高、設(shè)備投資少、能耗低、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。然而，由于固態(tài)發(fā)酵過程是復(fù)雜的多相傳遞與反應(yīng)過程的耦合，且適宜微生物生長的環(huán)境與強(qiáng)化通風(fēng)、散熱手段之間存在著一定的矛盾，因此導(dǎo)致傳統(tǒng)的固態(tài)發(fā)酵存在著發(fā)酵工藝落后、底物利用率低、易染菌以及其中傳質(zhì)、傳熱困難等問題，這些問題在工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)中一直未能得到很好的解決，因此這在很大程度上制約了固態(tài)發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也制約了適于固態(tài)發(fā)酵的產(chǎn)品的開發(fā)及生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電場強(qiáng)化的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶方法，其特征在于以稻殼、甘蔗渣或秸稈粉等木質(zhì)纖維素原料、麩皮為固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)，加入配制的無機(jī)鹽水溶液，固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)中木質(zhì)纖維素原料和麩皮的質(zhì)量比為(0.05-50)∶1，無機(jī)鹽水溶液是1-50g的(NH4)2SO4、1-30g的KH2PO4、0.1-10g的CaCl2和0.1-10g的MgSO4溶于500-5000mL蒸餾水中配制而成，固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)和無機(jī)鹽水溶液的質(zhì)量比為(0.1-10)∶1，接入5-20％(指相對(duì)于發(fā)酵基質(zhì)的種子液質(zhì)量百分比)的纖維素酶產(chǎn)生菌，采用電場強(qiáng)化發(fā)酵過程，電場強(qiáng)度為0-20kv/cm，電場方向的變化頻率為0-250Hz，施加電場的時(shí)間為發(fā)酵全過程，或間隔施加。
所述的纖維素酶產(chǎn)生菌為木霉(Trichoderma)、青霉(Penicillum)、曲霉(Aspergillus)或根霉(Rhizopus)。
本發(fā)明的有益效果是克服現(xiàn)有固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶工藝中，發(fā)酵基質(zhì)不均勻、傳質(zhì)、傳熱困難，基質(zhì)利用率低等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供的電場強(qiáng)化的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶方法改善了纖維素酶的固態(tài)發(fā)酵過程，提高發(fā)酵基質(zhì)利用率，應(yīng)用前景廣闊。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種電場強(qiáng)化的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶方法。以稻殼、甘蔗渣或秸稈粉等木質(zhì)纖維素原料、麩皮為固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)，加入配制的無機(jī)鹽水溶液，固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)中木質(zhì)纖維素原料和麩皮的質(zhì)量比為(0.05-50)∶1，無機(jī)鹽水溶液是1-50g的(NH4)2SO4、1-30g的KH2PO4、0.1-10g的CaCl2和0.1-10g的MgSO4溶于500-5000mL蒸餾水中配制而成，固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)和無機(jī)鹽水溶液的質(zhì)量比(0.1-10)∶1，菌種為纖維素酶產(chǎn)生菌，采用電場強(qiáng)化發(fā)酵過程，電場強(qiáng)度為0-20kv/cm，電場方向的變化頻率為0-250Hz，施加電場的時(shí)間為發(fā)酵全過程，或間隔施加。
上述的纖維素酶產(chǎn)生菌為木霉(Trichoderma)、青霉(Penicillum)、曲霉(Aspergillus)或根霉(Rhizopus)等。
下面舉例對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1本發(fā)明按以下步驟實(shí)現(xiàn)電場強(qiáng)化的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶方法，具體步驟如下按無菌操作將固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)與無機(jī)鹽水溶液混合后，接入10％(指相對(duì)于發(fā)酵基質(zhì)的種子液質(zhì)量百分比)綠色木霉(Trichoderma sp.3.2942)菌種，并插入已滅菌的電極板，其固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)組成為30％稻殼，70％麩皮；無機(jī)鹽水溶液中按質(zhì)量百分比濃度包括1％ (NH4)2SO4、0.3％KH2PO4、0.5％MgSO4和0.5％CaCl2，發(fā)酵基質(zhì)與無機(jī)鹽水溶液的質(zhì)量比為1∶2，pH自然；
在發(fā)酵過程的前48小時(shí)加入穩(wěn)定的直流電場，電場強(qiáng)度為2.86v/cm，電場方向每12小時(shí)調(diào)換一次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明與未施加電場的固態(tài)發(fā)酵過程相比，施加電場的發(fā)酵過程中每克底物可得到的纖維素酶酶活的最高值(濾紙酶活)可提高10％左右，每克底物可得到的還原糖的最高值可提高45％。
實(shí)施例2依實(shí)施例1中的步驟，在發(fā)酵全過程120小時(shí)施加直流電場，電場強(qiáng)度為2.86v/cm，電場方向每12小時(shí)調(diào)換一次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明與未施加電場的固態(tài)發(fā)酵過程相比，加入電場的發(fā)酵過程中每克底物可得到的纖維素酶酶活的最高值(濾紙酶活)可提高10％左右，每克底物可得到的還原糖的最高值可提高50％。
權(quán)利要求
1.一種電場強(qiáng)化的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶方法，其特征在于以稻殼、甘蔗渣或秸稈粉等木質(zhì)纖維素原料和麩皮為固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)，加入配制的無機(jī)鹽水溶液，固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)中木質(zhì)纖維素原料和麩皮的質(zhì)量比為(0.05-50)∶1；其中無機(jī)鹽水溶液是由1-50g的(NH4)2SO4、1-30g的KH2PO4、0.1-10g的CaCl2和0.1-10g的MgSO4溶于500-5000mL蒸餾水中配制而成，固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)和無機(jī)鹽水溶液的質(zhì)量比為(0.1-10)∶1，接入5-20％(指相對(duì)于發(fā)酵基質(zhì)的種子液質(zhì)量百分比)的纖維素酶產(chǎn)生菌，采用電場強(qiáng)化發(fā)酵過程，電場強(qiáng)度為0-20kv/cm，電場方向的變化頻率為0-250Hz，施加電場的時(shí)間為發(fā)酵全過程，或其中一個(gè)區(qū)段，或間隔施加。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電場強(qiáng)化的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶方法，其特征在于所述的纖維素酶產(chǎn)生菌為木霉(Trichoderma)、青霉(Penicillum)、曲霉(Aspergillus)或根霉(Rhizopus)。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于生物酶制備技術(shù)領(lǐng)域的一種電場強(qiáng)化的固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)纖維素酶方法。以稻殼、甘蔗渣或秸稈粉等木質(zhì)纖維素原料、麩皮為固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)，在固態(tài)發(fā)酵基質(zhì)中加入配制的無機(jī)鹽水溶液，接入纖維素酶產(chǎn)生菌，采用電場強(qiáng)化發(fā)酵過程，電場的施加改善了纖維素酶的固態(tài)發(fā)酵過程，并使基質(zhì)利用率顯著提高，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號(hào)C12P21/02GK1632112SQ20051000222
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2005年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者劉德華, 周玉杰, 劉錚, 袁乃駒, 張建安, 趙雪冰 申請(qǐng)人:清華大學(xué)