[发明专利]一种连续发酵生产木聚糖酶的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物酶制剂生产技术领域，具体地涉及一种连续发酵生产木聚糖酶的方法。

背景技术

木聚糖酶是指可将半纤维素降解成低聚糖和木糖的一组酶的总称，主要包括外切β~1，4~木聚糖酶、内切β~1，4~木聚糖酶和β~木聚糖酶。木聚糖酶在饲料、食品、造纸、纺织、医药及能源等领域有着广泛的应用。木聚糖酶用作饲料酶制剂，可以有效解除木聚糖的抗营养作用，促进畜禽对粗饲料的消化吸收。木聚糖酶作为新型的纸浆漂白助剂，降低漂白用氯，解决纸浆工业中的环境污染问题。在纤维素燃料乙醇的生产实践中，添加木聚糖酶可剥离木质素与纤维素之间的聚合态，易于酶解过程中的酶与底物的充分接触，利于酶解反应的发生，同时能够分解半纤维素成为酵母可利用的单糖，提高出酒率，降低纤维乙醇的成本。随着纤维素乙醇产业化进程的加快，木聚糖酶的开发研究更加备受关注。

酶制剂生产通常以分批补料发酵和连续发酵两种方式为主，较之于分批补料发酵，连续发酵可以提高设备的利用率和单位时间产量，只保持一个期的稳定状态；减少分批培养中每次清洗、装料、消毒、接种、放罐等操作时间，提高生产效率；连续培养生产出的发酵产品，质量比较稳定；发酵中各参数趋于恒值，便于自动控制。

专利CN102776166A公开了一种木聚糖酶生产方法，利用黑曲霉菌（Asperillusniger），以乳糖为主原料，采取液体深层发酵法生产木聚糖酶，其特征在于：在发酵过程中连续补加发酵培养基，并在一个发酵周期内间断的从发酵罐中放出发酵醪液；所得发酵醪液经板框过滤，得到木聚糖酶液，再经过超滤浓缩和喷雾干燥，得高活力木聚糖酶粉状产品。采用高效连续的补加发酵培养基料和间断出醪法相结合；在相同原料量投入的情况下，每小时单位发酵体积产生的木聚糖酶发酵液提高71.9%，总产量提高约29%，单位原材料成本减低约22%。但木聚糖酶的活力水平较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对分批补料的不足，提供一种连续发酵生产木聚糖酶的方法，在不增加设备投资成本的情况下，大幅提高设备利用率，增加产能，降低单位酶活力发酵成本，稳定产品质量。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种连续发酵生产木聚糖酶的方法，以绿色木霉为菌种，主要包括以下步骤：

1)菌种的制备及扩大培养：将绿色木霉菌株TrichodermavirideCGMCCNo.5832转接至PDA斜面培养基上，30℃，培养7天，得到斜面孢子；然后用无菌水洗涤所述斜面孢子，得到孢子洗涤液；在无菌条件下将所述孢子洗涤液接入已灭菌的三角瓶种子培养基中，于180~220r/min，28~32℃条件下，培养18~24h，得活化菌种；将所述活化菌种以0.3~0.5体积%的接种量接入一级种子罐中，于28~32℃，通气比1：0.6~0.8的条件下，培养18~20h，得到一级种子液；将所述一级种子液以8~10体积%的接种量接入二级种子罐，于28~32℃，通气比1：0.6~0.8的条件下，培养8~12h，得到二级种子液；

2)补料发酵培养：在发酵罐F1中加入基础培养基，装料系数为30~40体积%，调节pH值为4.5~5.0，灭菌；待基础培养基温度降至30℃，在无菌条件下，以基础培养基体积8~12%的接种量接入所述二级种子液，接种后0~8h，通气比为1：0.6~1.5，搅拌转速为100~200r/min，培养温度为30~32℃；接种8h以后，通气比1：1.5~2.0，搅拌转速100~300r/min，培养温度28~30℃；当还原糖浓度在0.3重量%以下时，开始连续流加补料培养基进行补料，补料速率为每小时补料量为发酵液体积的0.7~1.2%，当发酵液体积达到发酵罐F1容积的70~80%时，将发酵罐F1中1/2体积的发酵液导入二级发酵罐F2，以与发酵罐F1相同的补料速率连续补料培养，剩余的1/2体积的发酵液继续连续补料培养；待F1、F2的发酵液体积分别达到发酵罐容积的70~80%，以0.005~0.01/h稀释率D向F1、F2流加补料培养基，同时以与补料相同的速率，由F1、F2共同向下一级发酵罐F3连续输出发酵醪液，待F3发酵液体积与F1、F2分别相等时，终止发酵，发酵周期为7~10天；稀释率D定义为：补料培养基的补加速率M与发酵罐中发酵液体积V的比值，M的单位为L/h，V的单位为L；

3)木聚糖酶的提纯：发酵结束，将发酵液经板框压滤机进行过滤，所得过滤液采用有机膜进行超滤，浓缩至所需倍数；然后加入防腐剂，得液体木聚糖酶产品；