[发明专利]一种固态机械发酵生产木聚糖酶方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木聚糖酶的制备方法，特别是采用固态机械法生产的方法。

背景技术

木聚糖是半纤维素的主要成分，后者是植物性纤维材料的重要组成成分之一，每年地球上植物光合作用所产生的巨大资源，约有三分之一是半纤维素。木聚糖结构为4-木糖苷键连接的木糖聚合物，大多数木聚糖链都含有其它糖基作为侧链，根据侧链上连接的糖基可以决定这种多糖分子是酸性的还是中性的。中性木聚糖的侧链常常是单个L-阿拉伯呋喃糖或它的短链所组成，而含一个甲氧基的C-4上的D-葡萄糖醛酸则常常是酸性木聚糖的侧链。  由于木聚糖酶在食品、酿酒、饲料添加剂及造纸工业上的广泛应用，目前国内外都非常关注这方面的研究，这主要是利用微生物的液体发酵或固体发酵来生产酶。国外研究所涉及的微生物主要有霉菌、放线菌和细菌等。如巴西的R.C.Simao等利用Aspergillus tamarii所得的木聚糖活力为120u/ml；奥地利的Alois Sachslehner等利用Sckrotium rolfsill生产木聚糖酶、产酶活力达104u/mi；加拿大的A.W.Khan利用细菌和真菌的培养物得到的酶活达104u/ml；印度的A.Archana和T.Satyanarayana利用Thermophilic Bacilluslicheniformis A99固体发酵，酶活力达19.13ug-1DBB(dry bacterial bran)；法国的P.L.pham等人利用Bacillu sp.产酶活力达2388nkat/ml(1nkat定义为特定条件下酶催化底物每秒钟产生的1nmol)。最近几年的资料表明国外的研究重点是细菌，并通过各种耐酸、耐碱、耐高温细菌来发展耐酸、耐碱、耐高温的木聚糖酶，拓宽木聚糖酶的应用范围。

近年来有关木聚糖酶的研究也有较多论文发表，有人利用黑曲霉(Aspetgillusniger)An-76菌株，所产木聚糖酶活力达353.61u/ml；也有人用黑曲霉A3菌株固体发酵，得到的固体酶粉活力达153951u/g；还有人利用芽孢杆菌L23，所得酶活力为301u/ml。

除此之外，另有人利用木聚糖酶基因克隆和表达，获得一些高产菌株，例如Whitehead应用大肠杆菌一类固体穿梭载体PVAL-1将栖瘤拟杆菌木聚糖酶基因转入脆弱拟杆菌或单形拟杆菌，转化子产生的酶活力比原菌株高出1400倍。Suominen等将木聚糖酶基因与具高产纤维素酶性能的瑞氏木霉突变株ALK0233基因重组，使其失去编码纤维素酶的作用，但仍然保留着高蛋白产生功能，从而得到了高产木聚糖酶的菌株。

酶制剂在医药、食品、皮草等行业有着广泛的应用，以饲料行业为例，酶制剂添加剂可以提高内源酶不能作用的多糖和蛋白质的利用率；打破饲料中不能被内源酶分解的特定化学链，得到更多的营养物质；可以克服幼年动物由于内源酶产生不足所引起的消化不良；还可以降解许多饲料中的抗营养因子，增加饲料的营养价值。而木聚糖酶制剂则是这类酶制剂中重要的一种。有研究表明，在猪的日粮中添加0.05％的木聚糖酶制剂，观察木聚糖酶制剂对40％次粉日粮20-57Kg生长育猪的饲养效果，结果发现，实验组比对照组日增重提高8.1％，饲料转化率提高4.3％，每公斤增重饲料成本降低3.2％。另有研究在小麦或燕麦为基础的饲料中添加木聚糖酶和β一葡聚糖酶，结果饲料转化率分别提高了6.2％和23％。还有的在鸡的饲料中添加0.5％的木聚糖酶和0.2％的β-葡聚糖酶，可以提高日增重达7％～10％，降低饲料消耗3％～14％。大麦、黑麦中的抗营养因子(ANF)主要是阿拉伯木聚糖，而木聚糖酶能水解其中的阿拉伯木聚糖，降低动物肠道食糜粘度，使养分利用率提高，所以现在木聚糖酶在饲料行业中的应用已经相当广泛，并面临着更广阔的前景。在欧洲以木聚糖酶为主的酶制剂占到了饲料行业酶制剂消耗量的40％。

但总起来说，目前研发的固态发酵木聚糖酶的活力不高，酶对热和环境因子的适应性不强，不稳定，容易在加工或使用中失活，另外，生产成本高，容易染菌，高污染，也是当前酶制剂生产中存在的一个比较普遍的问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述已有技术之缺陷而提供一种固态机械发酵生产木聚糖酶方法。

本发明的目的是以如下技术方案实现的：

一种固态机械发酵生产木聚糖酶方法，它包括菌种培育、制备种子悬浮液、固态发酵、干燥和粉碎工艺，各工序按如下步骤进行：