[发明专利]一种高纤维素酶活的复配酶制剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高纤维素酶活的复配酶制剂及其制备方法和应用。本发明保护一种复配酶制剂的制备方法，包括如下步骤：以初始酶制剂和β‑葡萄糖苷酶为原料进行复配，得到复配酶制剂；复配酶制剂的β‑葡萄糖苷酶酶活比例为58％‑68％。本发明以提高纤维素酶的FPA以及对木质纤维的分解能力为基准，从而为生物质资源高效水解为平台糖，为燃料乙醇、生物炼制以及其他化工产品的开发提供新的解决方案。

技术领域

本发明涉及一种高纤维素酶活的复配酶制剂及其制备方法和应用。

背景技术

木质纤维素是一类蕴藏量丰富的可再生生物质资源，主要由纤维素，半纤维素和木质素组成，其中，纤维素是葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接而成的线性大分子，是木质纤维素的主要成分，约占其50％左右，也是纤维素酶的主要作用底物。纤维素酶是一类复合诱导酶系，由内切葡聚糖酶(EC 3.2.1.4,EG)、外切葡聚糖酶(EC 3.2.1.91,CBH)及β-葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.21,BGL)三个组分组成，三个组分之间协同作用把纤维素类底物降解为葡萄糖。在水解过程中，首先EG结合在非结晶区随机切割多聚糖内部的β-1,4糖苷键，极大地降低纤维素的聚合度，从而产生还原性末端和非还原性末端的纤维低聚糖，随后CBH作用于纤维低聚糖主要产生纤维二糖，最后BGL将其水解生成葡萄糖完成整个水解过程，在此过程中纤维二糖作为中间产物过多积累会反馈抑制CBH的活性，降低整个酶解反应的速率，因此BGL作为纤维素酶高效转化纤维素为可发酵糖的限速步骤，对纤维素的水解产率影响重大，也是目前纤维素作为能源物质分解利用的瓶颈之一。

目前最新的研究报道称，真菌所产生的纤维素酶大都存在纤维二糖酶缺乏症，主要表现在纤维素酶中缺少最佳比例的BGL，因此有研究通过基因工程的手段对BGL的功能基因过表达或者构建高产BGL的酵母载体，从而获得高产BGL的菌株以提高纤维素酶对生物质原料的转化率，以及有研究用两种菌株进行混合发酵以提高酶活及用不同来源的四种酶，包括纤维素外切酶(Cel7A)、纤维素内切酶(Cel7B)和BGL以及内切β-1,4-木聚糖酶按一定比例重组得到对甘蔗渣分解效果显著的混合纤维素酶，但未见通过复配模型对有BGL缺乏的纤维素酶进行BGL比例的复配以提高木质纤维素的生物转化的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种高纤维素酶活的复配酶制剂及其制备方法和应用。

本发明保护一种复配酶制剂的制备方法，包括如下步骤：以初始酶制剂和β-葡萄糖苷酶为原料进行复配，得到复配酶制剂；复配酶制剂的β-葡萄糖苷酶酶活比例为58％-68％。复配酶制剂的β-葡萄糖苷酶酶活比例为具体可为58.45％-65.84％。复配酶制剂的β-葡萄糖苷酶酶活比例为具体可为58.45％。

复配酶制剂的纤维素内切酶酶活比例为25％-35％。复配酶制剂的纤维素内切酶酶活比例为具体可为25.71％-33.35％。复配酶制剂的纤维素内切酶酶活比例为具体可为33.35％。

复配酶制剂的纤维素外切酶酶活比例为6％-9％。复配酶制剂的纤维素外切酶酶活比例为具体可为6.89％-8.2％。复配酶制剂的纤维素外切酶酶活比例为具体可为8.2％。

初始酶制剂和β-葡萄糖苷酶工作液的配比具体可为100mL初始酶制剂：15mL-33mL工作液，更具体可为100mL初始酶制剂：15mL-23mL工作液，更具体可为100mL初始酶制剂：15mL工作液。工作液中β-葡萄糖苷酶的浓度为1g/100mL。

所述初始酶制剂为市售纤维素酶或自制纤维素酶。

自制纤维素酶的制备方法具体可包括如下步骤：

(1)用生理盐水悬浮绿色木霉突变株My，得到1×10⁶cfu/ml的菌液；

(2)取步骤(1)得到的菌液，接种至种子培养基(每1mL菌液配比25mL种子培养基)，30℃、200rpm振荡培养16h，得到种子液；