一種利用竹筍殼制作纖維素酶誘導(dǎo)劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于生物工程領(lǐng)域，具體地說(shuō)是利用發(fā)酵工程技術(shù)，將竹筍殼粉中的木質(zhì)纖維素成分轉(zhuǎn)化成易被纖維素酶產(chǎn)生菌吸收的小分子物質(zhì)，在纖維素酶產(chǎn)生菌生長(zhǎng)早期即可誘導(dǎo)其高效合成纖維素酶。
【背景技術(shù)】
[0002]自然界存在很多可以分解木質(zhì)纖維素的微生物，主要是真菌，如蘑菇和部分霉菌。微生物能分解木質(zhì)纖維素，是因?yàn)槠浼?xì)胞能夠合成并分泌纖維素酶。但是纖維素酶是一種誘導(dǎo)酶，而且葡萄糖可以抑制微生物合成纖維素酶，所以纖維素酶產(chǎn)生菌合成纖維素酶的條件是周圍環(huán)境中有纖維素且不存在葡萄糖。
[0003]目前，在工業(yè)化生產(chǎn)纖維素酶時(shí)，發(fā)酵前期的基質(zhì)中往往含有或多或少的葡萄糖，這些葡萄糖會(huì)妨礙微生物細(xì)胞合成纖維素酶，同時(shí)在發(fā)酵前期，發(fā)酵系統(tǒng)中微生物細(xì)胞的濃度也很低，不利于纖維素酶的生產(chǎn)，所以工業(yè)化生產(chǎn)纖維素酶的生產(chǎn)工藝是前期積累細(xì)胞生物質(zhì)，中后期產(chǎn)纖維素酶。這種工藝的不足之處在于不能全發(fā)酵周期生產(chǎn)纖維素酶，對(duì)發(fā)酵設(shè)備的利用效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了使纖維素酶發(fā)酵系統(tǒng)在發(fā)酵前期即可大量地產(chǎn)生纖維素酶，本發(fā)明提供一種利用竹筍殼制作纖維素酶誘導(dǎo)劑的方法。
[0005]利用竹筍殼制作纖維素酶誘導(dǎo)劑的操作步驟如下:
(1)按重量比4:1將竹筍殼干粉和麩皮混和，加水拌勻、滅菌，制成發(fā)酵底料；
(2)在發(fā)酵底料中接入平菇菌種，好氧固態(tài)發(fā)酵，當(dāng)菌絲長(zhǎng)密長(zhǎng)實(shí)，發(fā)酵完成;發(fā)酵底料中的竹筍殼干粉被部分降解，成為平菇發(fā)酵料；
(3)將平菇發(fā)酵料烘干至恒重，粉碎，得到粉狀的纖維素酶誘導(dǎo)粉劑；
(4)纖維素酶誘導(dǎo)粉劑可經(jīng)沸水浸提、濃縮加工成纖維素酶誘導(dǎo)水劑。
[0006]進(jìn)一步限定的技術(shù)條件如下:
步驟(I)中竹筍殼干粉過(guò)40目篩，按重量比4:1將竹筍殼干粉和麩皮混和，再加入干物質(zhì)重量2倍的自來(lái)水拌勻。
[0007]步驟(2)中接種量為發(fā)酵底料重量的5%，溫度28±2°C條件下，培養(yǎng)15d。
[0008]步驟(3)中將平菇發(fā)酵料在80°C溫度下烘干。
[0009]步驟(4)中將纖維素酶誘導(dǎo)粉劑和自來(lái)水按重量比1:10混和，加熱，沸水浸提20min，靜置冷卻，取上層清液蒸發(fā)濃縮至1/10體積。
[0010]本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面:
1.本發(fā)明誘導(dǎo)劑可以作為添加劑摻入普通培養(yǎng)基中，使用量一般為培養(yǎng)基中碳源物質(zhì)干重的10%，本誘導(dǎo)劑可以在培養(yǎng)基中沒(méi)有纖維素類物質(zhì)存在的情況下，誘導(dǎo)纖維素酶產(chǎn)生菌合成纖維素酶，或是在培養(yǎng)基中存在纖維素類物質(zhì)的情況下，促使纖維素酶產(chǎn)生菌合成纖維素酶的時(shí)間提前12 h以上。
[0011]2.本發(fā)明制得的纖維素酶誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)能力強(qiáng)，即使發(fā)酵體系中存在葡萄糖依然可以發(fā)揮誘導(dǎo)作用。
[0012]3.本發(fā)明制得的纖維素酶誘導(dǎo)劑作用譜廣，對(duì)很多種纖維素酶產(chǎn)生菌都有誘導(dǎo)效應(yīng)。
[0013]4.本發(fā)明的制備工藝流程簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備，甚至可就地取材，一般農(nóng)副殘余的纖維素物料都可用作生產(chǎn)原料，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明的纖維素酶誘導(dǎo)劑可廣泛用于纖維素酶的生產(chǎn)和生物有機(jī)肥的腐熟。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]本發(fā)明所用的平菇栽培種購(gòu)自合肥市南七菌種廠;誘導(dǎo)劑性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)中所用黑曲霉菌種購(gòu)自中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心，拉丁學(xué)名分別為AspergiIIus niger，保藏號(hào)為:CCTCC AF 91005。
[0016]實(shí)施例1
利用竹筍殼制作纖維素酶誘導(dǎo)劑的具體操作步驟如下:
1.發(fā)酵底料的制作
將竹筍殼沖洗干凈，60 0C烘箱中烘干，粉碎，過(guò)40目篩得竹筍殼干粉，取1g竹筍殼干粉和2.5 g麩皮混和，再加入25 mL自來(lái)水，拌勻，裝入250 mL錐形瓶中121°C高壓蒸汽滅菌60min，冷卻，得到發(fā)酵底料；
2.平菇發(fā)酵降解竹筍殼
在發(fā)酵底料中接入2g平菇菌種，溫度30°C、濕度70%條件下，培養(yǎng)15 d，當(dāng)菌絲長(zhǎng)密長(zhǎng)實(shí)，發(fā)酵完成;發(fā)酵底料中的竹筍殼被部分降解，成為平菇發(fā)酵料；
3.平菇發(fā)酵料后處理
將平菇發(fā)酵料打散，80 °C烘干，粉碎，制得纖維素酶誘導(dǎo)粉劑；
4.誘導(dǎo)劑性能測(cè)定
對(duì)照組發(fā)酵培養(yǎng)基:葡萄糖I g，NaCl 0.05 g，KH2PO4 0.1 g,MgSO4.7Η20 0.05 g，(NH4)2SO4 0.2 g，水100 mL。測(cè)試組發(fā)酵培養(yǎng)基:在對(duì)照組培養(yǎng)基中加入0.1 g纖維素酶誘導(dǎo)粉劑，其它組分和含量不變。對(duì)照組和測(cè)試組培養(yǎng)基中分別接入I mL黑曲霉孢子懸液(10?子/mL)，32°C，180 r/min培養(yǎng)72 h。每12 h取樣檢測(cè)發(fā)酵液中羧甲基纖維素酶活性。每組做三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，測(cè)試組發(fā)酵液從12 h開(kāi)始即有羧甲基纖維素酶活性，48 h達(dá)到峰值(7.63 U/mL)，一直保持到發(fā)酵結(jié)束；對(duì)照組發(fā)酵液在36 h才檢測(cè)出微量活性(0.42 U/mL)，一直到發(fā)酵結(jié)束。
[0017]注:羧甲基纖維素酶活性檢測(cè)方法參考“輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):羧甲基纖維素鈉法測(cè)定纖維素酶酶活QB 2583-2003”，IU羧甲基纖維酶活性定義為，I mL發(fā)酵液在I h催化生成I mg還原糖。
[0018]實(shí)施例2
利用竹筍殼制作纖維素酶誘導(dǎo)劑的具體操作步驟如下:
1、發(fā)酵底料的制作將竹筍殼沖洗干凈，60 0C烘箱中烘干，粉碎，過(guò)40目篩得竹筍殼干粉，取500g竹筍殼干粉和125 g麩皮，混和，再加入1300 mL自來(lái)水，拌勻，裝入聚乙烯塑料袋中、扎緊，121°C高壓蒸汽滅菌60 min，冷卻，得到發(fā)酵底料；
2、平菇固態(tài)發(fā)酵降解竹筍殼
在發(fā)酵底料中接入100 g平菇栽培種，溫度28°C、濕度60%條件下，培養(yǎng)15 d，當(dāng)平菇菌絲在發(fā)酵底料中長(zhǎng)密長(zhǎng)實(shí)，發(fā)酵完成;竹筍殼被部分降解，成為平菇發(fā)酵料；
3、平菇發(fā)酵料后處理
將平菇發(fā)酵料打散，80 °C烘干，粉碎，制得纖維素酶誘導(dǎo)粉劑。
[0019]4、誘導(dǎo)劑性能測(cè)定
對(duì)照組發(fā)酵培養(yǎng)基:葡萄糖I g，NaCl 0.05 g，KH2PO4 0.1 g,MgSO4.7Η20 0.05 g，(NH4)2SO4 0.2 g，水100 mL。測(cè)試組發(fā)酵培養(yǎng)基:在對(duì)照組培養(yǎng)基中加入0.1 g纖維素酶誘導(dǎo)粉劑，其它組分和含量不變。對(duì)照組和測(cè)試組培養(yǎng)基中分別接入I mL黑曲霉孢子懸液(10?子/mL)，32°C，180 r/min培養(yǎng)72 h。每12 h取樣檢測(cè)發(fā)酵液中羧甲基纖維素酶活性。每組做三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，測(cè)試組發(fā)酵液從12 h開(kāi)始即有羧甲基纖維素酶活性，48 h達(dá)到峰值(7.02 U/mL)，一直保持到發(fā)酵結(jié)束；對(duì)照組發(fā)酵液在36 h才檢測(cè)出微量活性(0.37 U/mL)，一直到發(fā)酵結(jié)束。
[0020]注:羧甲基纖維素酶活性檢測(cè)方法及酶活單位定義同實(shí)施例1。
[0021]實(shí)施例3
利用竹筍殼制作纖維素酶誘導(dǎo)劑的具體操作步驟如下:
1、發(fā)酵底料的制作
將竹筍殼沖洗干凈，60 0C烘箱中烘干，粉碎，過(guò)40目篩得竹筍殼干粉，取500g竹筍殼干粉和125 g麩皮，混和，再加入1300 mL自來(lái)水，拌勻，裝入聚乙烯塑料袋中、扎緊，121°C高壓蒸汽滅菌60 min，冷卻，得到發(fā)酵底料；
2、平菇固態(tài)發(fā)酵降解竹筍殼
在發(fā)酵底料中接入100 g平菇栽培種，溫度28°C、濕度60%條件下，培養(yǎng)15 d，當(dāng)平菇菌絲在發(fā)酵底料中長(zhǎng)密長(zhǎng)實(shí)，發(fā)酵完成;竹筍殼被部分降解，成為平菇發(fā)酵料；
3、平菇發(fā)酵料后處理
將平菇發(fā)酵料打散，80 °C烘干，粉碎，制得纖維素酶誘導(dǎo)粉劑；
4、取100g纖維素酶誘導(dǎo)粉劑放入不銹鋼鍋中，加1000 mL自來(lái)水，電磁爐加熱至沸騰，微沸保持20 min，靜置冷卻，潷取500 mL上層清液，放入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中濃縮至50 mL，制得纖維素酶誘導(dǎo)水劑；
5、誘導(dǎo)劑性能測(cè)定
對(duì)照組發(fā)酵培養(yǎng)基:葡萄糖I g，NaCl 0.05 g，KH2PO4 0.1 g,MgSO4.7Η20 0.05 g，(NH4)2SO4 0.2 g，水100 mL。測(cè)試組發(fā)酵培養(yǎng)基:在對(duì)照組培養(yǎng)基中加入10 mL纖維素酶誘導(dǎo)水劑和90 mL自來(lái)水，其它組分和含量不變。對(duì)照組和測(cè)試組培養(yǎng)基中分別接入I mL黑曲霉孢子懸液(16孢子/mL)，32°C，180 r/min培養(yǎng)72 h。每12 h取樣檢測(cè)發(fā)酵液中羧甲基纖維素酶活性。每組做三個(gè)平行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，測(cè)試組發(fā)酵液從12 h開(kāi)始即有羧甲基纖維素酶活性，36 h達(dá)到峰值(4.01 U/mL)，一直保持到發(fā)酵結(jié)束;對(duì)照組發(fā)酵液在36 h才檢測(cè)出微量活性(0.31 U/mL)，一直到發(fā)酵結(jié)束。
[0022]注:羧甲基纖維素酶活性檢測(cè)方法及酶活單位定義同實(shí)施例1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用竹筍殼制作纖維素酶誘導(dǎo)劑的方法，其特征在于操作步驟如下: (1)按重量比4:1將竹筍殼干粉和麩皮混和，加水拌勻、滅菌，制成發(fā)酵底料； (2)在發(fā)酵底料中接入平菇菌種，好氧固態(tài)發(fā)酵，當(dāng)菌絲長(zhǎng)密長(zhǎng)實(shí)，發(fā)酵完成，得到平菇發(fā)酵料； (3)將平菇發(fā)酵料烘干至恒重，粉碎，得到纖維素酶誘導(dǎo)粉劑； (4)纖維素酶誘導(dǎo)粉劑可經(jīng)沸水浸提、濃縮加工成纖維素酶誘導(dǎo)水劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用竹筍殼制作纖維素酶誘導(dǎo)劑的方法，其特征在于: 步驟(I)中竹筍殼干粉過(guò)40目篩，按重量比4:1將竹筍殼干粉和麩皮混和，再加入干物質(zhì)重量2倍的自來(lái)水拌勻。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用竹筍殼制作纖維素酶誘導(dǎo)劑的方法，其特征在于:步驟(2)中接種量為發(fā)酵底料重量的5%，溫度28±2°C條件下，培養(yǎng)15 d。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用竹筍殼制作纖維素酶誘導(dǎo)劑的方法，其特征在于:步驟(3)中將平菇發(fā)酵料在80°C溫度下烘干。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用竹筍殼制作纖維素酶誘導(dǎo)劑的方法，其特征在于:步驟(4)中將纖維素酶誘導(dǎo)粉劑和自來(lái)水按重量比1:10混和，加熱，沸水浸提20 min，靜置冷卻，取上層清液蒸發(fā)濃縮至1/10體積，得到纖維素酶誘導(dǎo)水劑。
【專利摘要】本發(fā)明涉及利用竹筍殼制作纖維素酶誘導(dǎo)劑的方法。具體操作步驟如下：（1）按重量比4:1將竹筍殼干粉和麩皮混和，加水拌勻、滅菌，制成發(fā)酵底料；（2）在發(fā)酵底料中接入平菇菌種，好氧固態(tài)發(fā)酵，當(dāng)菌絲長(zhǎng)密長(zhǎng)實(shí)，發(fā)酵完成，得到平菇發(fā)酵料；（3）將平菇發(fā)酵料烘干至恒重，粉碎，得到纖維素酶誘導(dǎo)粉劑；（4）纖維素酶誘導(dǎo)粉劑可經(jīng)沸水浸提、濃縮加工成纖維素酶誘導(dǎo)水劑。本發(fā)明的制備工藝流程簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備，甚至可就地取材，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明制得的纖維素酶誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)能力強(qiáng)，即使發(fā)酵體系中存在葡萄糖依然可以發(fā)揮誘導(dǎo)作用；纖維素酶誘導(dǎo)劑可廣泛用于纖維素酶的生產(chǎn)和生物有機(jī)肥的腐熟。
【IPC分類】C12P1/02, C12R1/645
【公開(kāi)號(hào)】CN105671085
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610208566
【發(fā)明人】章建國(guó), 魏兆軍, 胡飛
【申請(qǐng)人】合肥工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月15日
【申請(qǐng)日】2016年4月6日