[发明专利]一种提高纤维素酶单位活性的液体发酵工艺

说明书

技术领域：本发明属于微生物生产制造领域，本发明涉及一种提高纤维素酶单位活性的液体发酵工艺，具体是优化发酵培养基配比，并改善种子罐及发酵罐条件，从而提高单位纤维素酶活性。

技术背景：

纤维素作为植物光合作用的主要多糖类产物，是地球上最为丰富的可再生天然资源。据估计，地球纤维素每年通过光合作用的更新量约为4×10¹⁰t，所蕴藏的能量大约相当于6400亿t的石油所含的能量，而且纤维素的可再生性是石油等矿质能源所不可比拟的。然而，目前约80％纤维素未被开发利用，具有极为诱人的前景。

目前的研究表明纤维素酶是一类诱导酶，麸皮中含淀粉、纤维素、半纤维素、有机氮及生长因子，其含有的丰富营养物质可促进菌体的生长，所含的纤维素和半纤维素可能对酶的合成具有诱导作用。

微晶纤维素是发酵生产纤维素酶比较理想的廉价碳源，对纤维素酶也有着较好的诱导作用。纤维素酶的合成过程中伴随着产酸，并可能对纤维素酶的合成具有诱导作用，因而pH对产酶有着重要影响。但是，在高浓度碳源条件下，由于碳源代谢菌体大量产酸，培养液pH急剧下降，从而导致酶的失活和菌体生长的停滞，而不利于产酶。本专利在大量基础上，进一步优化了微晶纤维素与麸皮的配比，精确地求出它们的最佳浓度为：微晶纤维素为1.4％、麸皮为3.5％，在此浓度下也使pH得到有效的控制，使其始终维持在最佳产酶区。

培养基，碳源：微晶纤维素1.4％、麸皮3.5％

辅料：豆饼粉0.8％-1％、KH₂PO₄0.4％，

蛋白胨0.2％、酵母粉0.05％，

摇瓶培养12h后，转入种子罐及发酵罐中进行液体深层发酵。将以上培养基调浆装入发酵罐，一级种子罐100L，发酵时间30h，通风量为20m³/h；二号种子罐1t，发酵时间40h，通风量为29m³/h，生产罐15t，通风量为360m³/h，经过55h完成发酵。生产过程可在线监测pH，如有异常，维持pH值在5.5附近即可。发酵液经板框过滤或离心机分离以除去残渣，滤液收集后浓缩至原料体积的1/10，然后将浓缩液经喷雾干燥工序制成高活性纤维素酶粉。

纤维素酶活性的测定方法：用20mg新华滤纸为底物，加pH4.8、0.1M的醋酸缓冲液0.9ml，再加适当稀释的酶液0.1ml，在50℃反应60分钟，用3，5-二硝基水杨酸法(DNS法)测定生成的还原糖，以葡萄糖为标准糖，即每分钟产生1μg葡萄糖为一个酶活力单位。

发明内容：

本发明公开了一种提高纤维素酶单位活性的液体发酵工艺。该方法具体如下：培养基配比，碳源：微晶纤维素1.4％、麸皮3.5％；

辅料：豆饼粉0.8％-1％、KH₂PO₄0.4％，蛋白胨0.2％、酵母粉0.05％。

摇瓶培养12h后，转入种子罐及发酵罐中进行液体深层发酵。将以上培养基调浆装入发酵罐，一级种子罐100L，发酵时间30h，通风量为20m³/h；二号种子罐1t，发酵时间40h，通风量为29m³/h，生产罐15t，通风量为360m³/h，经过55h完成发酵。生产过程可在线监测pH，如有异常，维持pH值在5.5附近即可。发酵酶液活性在1200u/g左右，考虑到烘干损失，利用此法生产出来的酶粉活性在10000u/g，超过国外公司同类产品。

下面结合实施例对本发明进行进一步说明：

实施例115t发酵生产过程

1、一号种子罐通风量为20m³/h，二号种子罐通风量为29m³/h，生产罐通风量为360m³/h。

2、空消温度125度，30分钟；实消温度123度，时间40分钟；

消管道是0.3Mpa，2个小时。

3、种子罐pH自然；罐压均是0.05MPa；

4、一号种子罐消前定容66L；二号种子罐消前定容650L；生产罐消前定容10吨(种子罐消毒均先用外加套升温到90度)

5、参考数值：一级种子罐培养30个小时，酶活200-400u/ml

            二级种子罐培养40个小时，酶活400-600u/ml以上

            生产罐培养55小时时酶活1100-1300u/ml

附图说明：

图1100L种子罐示意图。

图2生产设备流程图。