[发明专利]一种甘蔗渣发酵残渣生产的纤维素酶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种甘蔗渣发酵残渣生产的纤维素酶及其制备方法，涉及生物发酵技术领域。本发明先将经过蒸汽爆破处理的甘蔗渣发酵残渣作为发酵原料，然后将磁性介孔二氧化硅用硅烷偶联剂，γ‑巯丙基三甲氧基硅烷，N‑异丙基丙烯酰胺和N‑羟丙基丙烯酰胺联合改性，制得改性二氧化硅，将改性二氧化硅与过氧化钠混合后，制得添加剂，将添加剂加入预处理甘蔗渣发酵残渣的发酵体系中，并加入木霉和培养基，混合发酵后，制得纤维素酶。本发明制备的纤维素酶产量高，酶活性较好。

技术领域

本发明涉及生物发酵技术领域，具体是一种甘蔗渣发酵残渣生产的纤维素酶及其制备方法。

背景技术

纤维素酶是指能降解纤维素β-1，4葡萄糖苷键，使纤维素变成纤维二糖和葡萄糖的一组酶的总称，是起协同作用的多组分酶系。纤维素酶在我国每年有几十亿元的市场销售额，在纺织、酒精、饲料等工业具有广泛的应用，但目前国内90％以上的市场份额被国外产品所占领，因此开展纤维素酶发酵技术的研究，降低生产成本具有很重要的现实意义。

纤维素酶的生产和其它酶制剂一样，主要有固体发酵和液体深层发酵两种，固体发酵法的投资少，工艺简单，产品价格低廉，但是固体发酵法的自动化程度低，劳动强度大，产品质量不稳定。因此，随着液体发酵酶工艺的发展及菌种性能的提高，采用液体发酵法生产纤维酶素是必然趋势。

现有的液体发酵法生产纤维酶素主要采用机械搅拌罐或气升式发酵罐。当使用机械搅拌罐发酵生产纤维素酶时，在绿色木霉的呼吸高峰期，溶氧急剧下降，经常会跌倒零以下，因此必须提高溶氧，在发酵过程中提高发酵液中溶氧的方法主要是提高通气量、增加罐压、提高搅拌转速。为了提高绿色木霉发酵生产纤维素酶呼吸高峰期醪液中的溶氧水平，可以分别提高通气量、增加罐压、提高搅拌转速。但是实际应用中发现，通气量的提高达到1∶1.5已是上限，而且增加通气量对溶氧的提高有限；提高罐压到0.8kg/cm3也已是普通发酵罐的承压的上限。发酵过程中通过搅拌可以促进混合、传热与传质，对醪液中溶氧水平提高也较大，但搅拌转速的提高对丝状菌的菌体产生剪切作用，从而影响菌的生长、形态和产物的合成。发酵过程中可以很明显的发现，当转速提高到一定时，菌丝体明显被打断，醪液中出现大量的菌丝体碎片。因此，仅仅通过上述方式，很难满足绿色木霉在呼吸高峰对溶氧的需求。

如果直接用气升式发酵罐生产纤维素酶时，由于发酵醪液中有纯纤维素、微晶纤维素和碳酸钙等不溶性物质，在发酵开始阶段，物料混合效果不好。尤其在发酵的8～20小时，由于绿色木霉菌丝体的快速增长，发酵醪液出现粘稠现象，气升式发酵罐无法完成物料的充分混合，菌丝出现缺氧状态，过早出现菌丝结节，大大降低液体纤维素酶的产量。

因此，有必要提出一种高效制备纤维素酶的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甘蔗渣发酵残渣生产的纤维素酶及其制备方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种甘蔗渣发酵残渣生产的纤维素酶，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：50~80份预处理甘蔗渣发酵残渣，5~8份木霉，40~60份培养基；利用甘蔗渣发酵残渣作为制备纤维素酶的原料大大降低了固态制酶的成本，并且甘蔗渣发酵残渣中纤维素和糖分含量较高有利于纤维素酶的生成，从而提高产品的品质。

一种甘蔗渣发酵残渣生产的纤维素酶，其特征在于，所述甘蔗渣发酵残渣生产的纤维素酶还包括以下重量份数的原料组分：12~20份添加剂；加入的添加剂，一方面可在磁场的作用下，对发酵过程进行搅拌，从而提高纤维素酶的产率，并且，添加剂可吸附纤维素酶，并在发酵过程中释放足够的氧气，使发酵过程中发酵液中拥有足够的溶氧量，从而使纤维素酶的产率提高。

作为优化，所述甘蔗渣发酵残渣由甘蔗渣发酵残渣经汽爆处理制得；所述木霉为绿色木霉，康宁木霉或深绿木霉中任意一种；蒸汽爆破可进一步细化甘蔗渣发酵残渣，提高木霉与基料的接触面积，提高发酵效率。