[发明专利]纤维素酶分离提纯方法

说明书

技术领域

本发明属于酶技术领域，具体地说，涉及一种纤维素酶分离提纯方法。

技术背景

纤维素是由吡喃葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接而成的高聚多糖分子。纤维素酶具备水解木质纤维素成糖的能力，这使得其具有广泛的应用前景。纤维素酶由三类组成：内切葡聚糖酶(EG)；外切葡聚糖酶(CBH)；β-葡萄糖苷酶(BG)。内切葡聚糖酶(EG)作用于不溶性纤维素的表面，破坏其晶体结构，将内部的纤维素链暴露出来使其易于水解；外切葡聚糖酶(CBH)将暴露出来的纤维素链水解为2～4个单位的寡糖；β-葡萄糖苷酶(BG)最终将其降解为葡萄糖单糖。纤维素酶水解纤维素能力是通过多种酶的协同作用发挥的，因此纤维素酶整体酶的效果不仅取决于各个酶的自身酶活，同时取决于协同作用中酶的种类及酶之间的比例。只有各种类之间的酶活比列达到一个最优的配比才能在最小的酶投入量下获得最优的酶水解效果。目前纤维素酶几乎都由微生物发酵提纯制备获得，但是在提纯纤维素酶的工艺过程中，由于膜过滤浓缩步骤的时间过长导致纤维素酶酶活失活、杂菌滋生等现象出现；同时，喷雾干燥步骤中的最佳保护剂及其量的选择都对纤维素酶酶活影响较大。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种纤维素酶分离提纯方法，方法简单，操作容易，收率高，成本低。

本发明的技术解决方案是该纤维素酶的分离提纯方法包括以下步骤：

（1）纤维素酶发酵液板框压滤：纤维素酶发酵液为液体深层发酵法生产的纤维素酶发酵液，发酵液通过板框压滤除去发酵液中的大颗粒物质及菌丝，滤布目数为720，压滤速率6吨/小时；

（2）纤维素酶板框滤液低温保存：纤维素酶板框滤液储罐用4℃冷却水进行低温≤15℃保存；

（3）纤维素酶板框滤液超滤浓缩：低温保存后的纤维素酶板框滤液经过30KD超滤膜浓缩至600~800U/ml；

（4）纤维素酶超滤浓缩液喷雾干燥前处理：纤维素酶超滤浓缩液与其质量0.2%乳糖和其质量0.5%二氧化硅进行混合，搅拌均匀得混合纤维素酶物料，混合纤维素酶物料经过0.2um除菌膜设备过滤掉杂菌；

（5）喷雾干燥制纤维素酶粉状产品：对喷雾干燥前处理过的纤维素酶物料进行喷雾干燥，喷雾干燥的入口温度为130-150℃，出口温度50-80℃，气流的流速为1-20m/s，干燥时间为1s-10s。

其中，本发明的纤维素酶发酵液是以里氏木霉(Trichoderma reesi)、黑曲霉(Aspergillus niger)真菌作为生产菌种，直接发酵所得。

本发明的特征效果如下：

1.在纤维素酶液膜浓缩的前道工序中增加了低温保存工序，较好地解决了纤维素酶在膜浓缩过程中因为耗时较长而导致的酶失活现象。

2.纤维素酶浓缩液喷雾前处理加入乳糖和二氧化硅保护剂，酶活收率大幅度提高。

3.在喷雾干燥前利用除菌膜除杂菌工序解决了喷雾后的纤维素酶粉状成品菌落数偏高的现象，使其应用领域扩展到食品和饲料领域。

具体实施方式

下面结合具体的实施例，进一步详细地描述本发明。本领域技术人员应当理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：利用里氏木霉发酵生产纤维素酶，500L发酵罐装液量400L发酵6天结束；测定其中纤维素酶的FPA酶活为46.2U/ml，测定方法为中华人民共和国轻工行业标准QB 2583-2003；板框过滤除去发酵液中的大颗粒物质及菌丝得到发酵液380L，滤液FPA酶活45.8U/ml；板框滤液经过泵移入低温储罐用4℃冷却水对其循环冷，低于15℃保存；板框滤液经过30KD超滤膜浓缩至800U/ml，耗时3天，浓缩液体积为19.5L；往浓缩液加入39g（0.2%，w/v）乳糖和97.5g（0.5%，w/v）二氧化硅进行混合，搅拌均匀，混合物料经过孔径为0.2um的PALL除菌设备过滤掉杂菌；除菌后的纤维素酶酶液进行喷雾干燥，喷雾干燥的入口温度为130℃，出口温度50℃，气流的流速为1m/s，干燥时间为10s；喷雾干燥得到成品纤维素酶酶粉14.3kg，FPA酶活1033U/g，成品经包装入库。下表为各步收率。