[发明专利]果胶酶的工业化生产方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种酶及其生产，具体地说是一种果胶酶的工业化生 产方法。

背景技术：

目前苎麻、大麻、亚麻、构树皮、桑树皮等韧皮纤维的脱胶工艺 基本上是以烧碱为主的化学脱胶工艺，虽然此生产工艺生产的植物纤 维产品能满足梳纺的要求，但还存在脱胶流程长，工序繁锁、劳动强 度大、能耗大、环境污染大等缺点，同时由于使用强酸、强碱、高温 高压煮练等苛性条件，致使部分纤维素纤维分子链断裂、结晶度增高， 造成产品制成率低、刚性强、织物手感粗糙等问题。植物细胞中的果 胶质主要分为果胶酸和果胶两类基本多糖成分，另外还有不溶于水的 原果胶。果胶酸是由D-半乳糖醛酸脱水缩合，以2-1，4糖苷键连接 的直链聚合物；果胶是由半乳糖醛酸分子与甲醇酯化而成；原果胶以 长链存在，是一种多聚半乳糖醛酸。天然果胶是多分支分子，其主链 是鼠李糖-半乳糖醛酸、侧链是D-半乳糖、L-阿糖及木糖。大多数果 胶类物质在细胞壁中以共价键和非共价键的形式与细胞壁中的其它 大分子缔合粘结，一旦果胶质破坏，便会导致植物细胞离散，这就是 已被学术界公认的果胶酶能脱胶的理论基础。依据此理论，脱胶酶的 制作就是制作一套酶体系，分别水解；原果胶酶——将原果胶裂解为 水溶性果胶，水解糖苷键、水解果胶上的甲氧基团，三种水解形式或 共存或分步进行，最终达到离析韧皮纤维的目的。也就是说制造一套 复合酶体系，该体系由下列酶构成；聚甲基半乳糖醛酸酶，聚甲基半 乳糖酸裂解酶，聚半乳糖醛酸酶，聚半乳糖酸裂解酶，果胶酯酶等， 该体系内的酶协同作用达到水解果胶的目的。虽然近年来对韧皮纤维 采用生物酶脱胶已有大批专家学者进行了深入研究，如专利号为 ZL01106844.2，申请日为2001年1月15日，发明名称为苎麻脱胶果 胶酶的生产及其在苎麻脱胶工艺中的应用的专利公开了一种由枯草 芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、实验室编号为No.13，保藏号CCTCC NO：M200038的菌种制备的酶液应用于苎麻脱胶工艺，但存在酶活力 低(3000u/ml-4000u/ml)，发酵周期长达30多个小时、酶制作成 本高，难以实现工业化生产及难以推广应用等难题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种酶活力高的果胶酶的工业化生产方法。 本发明是按照DNS比色法测得果胶酶的活力，测定条件：pH9.0、温 度60℃、波长550nm，一个酶活力单位定义为，由底物(浓度1％) 每小时释放1mg半乳糖醛酸所需的酶量。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的：

其技术方案包括：菌株选育、菌种培养、摇瓶发酵、酶液制备。

所述的菌株选育是按照本领域已知的方法，在湖南、四川、河南 等麻类植物的主产地土壤中通过自然采集菌样，从近百株菌株中经摇 瓶筛选得到一株出发菌株，并在细胞水平下采用亚硝基胍和紫外线辐 射诱变得到近万株菌株，经过摇瓶筛选得到一株实验室编号为 MAPLE21的菌株，即蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)，其生物学特 性为：菌体呈杆状，染色均匀，G⁺、兼性需氧，形成芽胞，芽胞不突 出菌体，菌体两端较平整，多数呈链状排列。该菌种已于2009年7 月14日提交中国典型培养物保藏中心保藏，保藏号为：CCTCC NO：M 209147，并于2009年7月16日提交了保藏存活证明。

本发明所述的菌种培养为CCTCC NO：M 209147菌种在如下配制 的斜面上生长良好，斜面培养基配方为：1000mL蒸馏水中，加入牛 肉膏5g-10g，酵母膏5g-10g，蛋白胨10g-15g，葡萄糖5g-10g， 氯化钠5g-10g，调pH值6.9-7.1，0.1MPa灭菌20分钟-30分钟， 制成试管斜面，接种该菌种，33℃-35℃，培养18小时-24小时， 备用。

本发明所述的摇瓶发酵为CCTCC NO：M 209147菌种在规定的培 养条件下可产生高活力的果胶酶，这种培养条件是：培养基配方(％) 麦麸6-8、玉米粉0.5-1、玉米浆(氮含量40％)1-2、氯化钠0.5 -0.8、微晶纤维素1-2、水86.5-91，其中所述各组分之和为100％， 灭菌前，调pH值为8.0-8.5，0.1MPa灭菌25分钟-35分钟，培养 条件：33℃-35℃，转速260r/min-280r/min，培养18小时-22小 时。