[发明专利]一种从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业中分离提取纤维素酶的方法，尤其涉及一种从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法。

背景技术

纤维素类资源是世界上最廉价、储量最丰富的可再生资源。我国是个农业大国，小麦秸秆等木质纤维素储量更是丰富。在许多农村小麦秸秆等甚至多被焚烧，这不仅造成了环境的严重污染还造成了木质纤维素原料的大量浪费。因此，如何将这种可再生资源合理利用成了急需应对的难题，在解决这一问题上各国工作者做了大量研究。

目前，由纤维素酶酶解木质纤维素制成燃料乙醇是能大规模利用木质纤维素的最有效方法之一，同时也是新能源方面研究的热点。如美国提出到2020年生物质燃料油取代全国燃油消耗量10％，欧盟委员会提出20％的运输燃料由燃料乙醇等生物燃料替代等计划。但木质纤维素制乙醇仍存在生产成本高，与传统能源相比没有太大优势及产率低等缺陷。其中，纤维素酶的生产成本居高不下是导致木质纤维素制乙醇生产成本难以降低的主要因素之一。因此，为了促进木质纤维素的合理利用及新能源的开发，降低纤维素酶的生产成本成了最亟待解决的难题。

在从发酵液中分离提取纤维素酶的工业级制备方面，柱层析分离方式由于高成本与操作的复杂性等原因很难有效的放大到工业规模。目前，工业中纤维素酶的分离方法主要有硫酸铵盐析和乙醇沉淀等。但是硫酸铵盐析后会产生大量的盐较难除去与回收，而乙醇沉淀的成本又相对较高，从而制约了木质纤维素原料及纤维素酶的大规模工业化应用。

发明内容

本发明的目的在于针对一般提取纤维素酶方法的弊端，提供一种从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法，本发明采用改进的单宁沉淀法分离提取经产纤维素酶微生物发酵产生的纤维素酶，并采用真空冷冻干燥法制备成粉末状纤维素酶产品，使纤维素酶的回收率能够达到90-95％，具有用时短、能耗小、操作简单、纤维素酶收率高的优点，克服了分离提取纤维素酶阶段在整个木质纤维素制乙醇工艺中成本过高、操作复杂等难题，适用于纤维素酶工业化大规模制备。

本发明的技术方案为：

一种从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法，其中，包括以下步骤：

步骤一、发酵液澄清，将产纤维素酶微生物发酵140～200h左右的发酵液进行压滤，得到发酵澄清液；

步骤二、单宁沉淀，将所述发酵澄清液加入搅拌罐中，以一定的转速进行搅拌，同时调节所述发酵澄清液的pH值至4.0～6.0，将一定量的单宁溶液加入搅拌罐中的发酵澄清液中，并持续搅拌一定时间，进行纤维素酶的沉淀；

步骤三、沉淀收集，将经过单宁沉淀的发酵澄清液进行压滤，收集沉淀，得到所述纤维素酶。

优选的是，所述的从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法中，步骤一中用板框压滤机进行压滤，包括以下步骤：

步骤一、一级压滤，将所述发酵液用装有5～10层纱布的板框压滤机进行压滤，得到一级滤液；

步骤二、二级压滤，将得到的所述一级滤液用装有1～10μm滤布的板框压滤机进行压滤，得到所述发酵澄清液。

优选的是，所述的从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法中，对步骤一中得到的所述发酵澄清液和步骤三中经单宁沉淀收集到的纤维素酶沉淀分别用滤纸酶活力测定方法测定其纤维素酶活力。

优选的是，所述的从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法中，所述单宁溶液的配置方法为：

按照每100L发酵澄清液中加入400-1000g单宁的比率，根据发酵液的体积，将相应量浓度为3～10g/L的单宁用柠檬酸缓冲液进行溶解，得到单宁溶液，其中，所述柠檬酸缓冲液pH值为4.0～6.0。

优选的是，所述的从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法中，步骤二中所述搅拌的转速为50～200r/min。

优选的是，所述的从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法中，步骤三中所述持续搅拌的时间为1～5h。

优选的是，所述的从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法中，步骤一中所述加入柠檬酸缓冲液的量为使所述单宁完全溶解的量。

优选的是，所述的从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法中，步骤三中可将收集的沉淀经真空冷冻干燥制得粉末状纤维素酶产品。

优选的是，所述的从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法中，所述真空冷冻干燥的条件是真空度为9～19Pa，温度为-45～-55℃，抽真空12～36h直至成粉术状无水分时为止。

优选的是，所述的从微生物发酵液中提取纤维素酶的方法中，所述的调节pH的酸碱选择2mol/L浓度的H₂SO₄和NaOH。