[发明专利]纤维素酶的两阶段共水解方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物技术领域的水解方法，具体地，涉及一种纤维素酶的两阶段共水解方法。

背景技术

利用纤维素酶水解木质纤维素生成还原糖，继而利用酵母等发酵生产燃料酒精等能源物质一直是近年来人们研究的热点。而纤维素酶的失活是影响纤维素酶水解顺利进行的瓶颈之一。部分纤维素酶在纤维素表面的不可逆性吸附被认为是纤维素酶失活的主要机制。许多研究者发现，添加鼠李糖脂类生物表面活性剂能够改善纤维素的表面特性并且减少纤维素酶的不可逆性吸附，从而有利于提高纤维素酶的有效利用率，进而提高木质纤维素酶水解的效率。

铜绿假单胞菌是产生鼠李糖脂类生物表面活性剂的主要菌种。但是在其添加至稻草水解过程中时，往往与纤维素酶产生菌的生长条件不具备兼容性，如生长周期、温度、pH值均各不相同。由于真菌具备相对完整的纤维素酶酶系，因而被广泛用于纤维素酶的生产中。但是，真菌的生长周期一般为96h，而铜绿假单胞菌这种细菌的生长周期一般在48h左右。且真菌与细菌对温度及的pH值的要求各不相同，因此使得铜绿假单胞菌与纤维素酶产生菌的共水解变得十分困难。经文献检索，至今并无纤维素酶两阶段共水解新工艺的研究。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种纤维素酶的两阶段共水解方法。本发明的共水解方法是将里氏木霉ZM4-F3与铜绿假单胞菌BSZ-07分别用于纤维素酶的生产与鼠李糖脂类生物表面活性剂的生产。由于这两株菌的生长周期与生长条件各不相同，因此本发明采用两阶段共水解新工艺，有效解决了铜绿假单胞菌BSZ-07与里氏木霉ZM4-F3进行共水解时难以相互兼容的关键问题，有效的提高了纤维素酶的水解效率，同时与常规水解方法相比较，水解的时间缩短了10％以上，有效地节约了成本。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一步、生物质冲洗去除杂质，切成1到2厘米的小段，置于69到71℃烘箱中干燥至恒重，然后将剪切好的生物质用碱进行预处理，具体方法为：将剪好的生物质置于指质量体积比为2％的氢氧化钠溶液中，其中氢氧化钠溶液的体积数值为放入的生物质的质量数值的3.8到4.2倍；在84到86℃水浴58到62分钟，然后用蒸馏水洗至pH至7，置于烘箱中干燥至质量不再增加；

第二步、用预处理后的生物质制备里氏木霉ZM4-F3水解产糖培养基，然后将里氏木霉ZM4-F3置于该水解产糖培养基中，在29到31℃、195到205rpm摇床的水解条件下水解47到49小时；

第三步、将铜绿假单胞菌BSZ-07接种至种子培养基中培养至对数生长期；

第四步、将培养至对数生长期的铜绿假单胞菌BSZ-07接种至发酵产剂培养基中，接种浓度为里氏木霉ZM4-F3接种浓度的4％；然后在温度为32℃、pH值为5.5的条件下进行两株菌的共水解。

所述第一步中的生物质是指：稻草、玉米皮、麦麸、玉米芯、稻壳等植物纤维。

所述第二步中的水解产糖培养基各组分的质量百分比为：生物质为2.9％，麸皮为0.97％，Mandels微量元素盐溶液为0.48％，磷酸二氢钾为0.04％，硫酸铵为0.16％，硫酸镁为0.01％，蛋白胨为0.1％，蒸馏水为85.9％。

所述第三步中的种子培养基各组分的质量百分比为：牛肉膏为0.3％，NaNO₃为0.1％，(NH4)₂SO₄为0.1％，Na₂HPO₄为0.12％，KH₂PO₄为0.1％，MgSO₄·7H₂O为0.001％，CaCl₂为0.0002％，蒸馏水为99.3％。

所述第四步中的发酵产剂培养基各组分的质量百分比为：葡萄糖为0.2％，酵母膏为0.01％，NH₄NO₃为0.05％，机油为0.2％，KH₂PO₄为0.1％，Na₂HPO₄为0.1％，MgSO₄·7H₂O为0.002％，微量元素溶液为0.05％，蒸馏水为92.3％。