[发明专利]一种固定化芽孢杆菌发酵生产中性植酸酶的方法

说明书

本发明提供了一种固定化芽孢杆菌发酵生产中性植酸酶的方法，包括如下步骤：（1）种子液制备；（2）载体的预处理：用碱液对陶粒载体进行改性；（3）固定化细胞制备：将载体装填于固定床反应器，将菌体细胞通过吸附作用固定于载体上；（4）预培养：用发酵培养基对固定化细胞进行培养30~40h；（5）连续发酵培养：将发酵培养基以一定的稀释率流入固定床反应器中进行连续发酵。本发明采用碱改性载体对芽孢杆菌进行固定，具有成本低、性质稳定、无毒性、吸附效果好的优点。本发明利用固定化细胞技术结合连续发酵工艺实现了持续不断高强度生产中性植酸酶的目的，大大提高了发酵效率和植酸酶产率，有利于工业化的生产。

技术领域

本发明涉及发酵工程以及酶工程领域，具体涉及一种固定化芽孢杆菌发酵生产中性植酸酶的方法。

背景技术

磷作为动物机体内含量丰富的一种矿物质元素，与生命活动息息相关，主要参与骨骼以及肌肉的组成和生长。动物机体内的磷主要由饲料提供，而饲料中磷主要是以植酸磷或植酸盐的形式存在。植酸是一种抗营养因子，因其特殊结构与理化特性，具有很强的螯合作用。植酸会与锌、铁、铜、锰、钾、钠、镁、钙等形成稳定的络合物，降低饲料中矿物质元素的消化利用率。植酸还会与蛋白质形成植酸盐-蛋白质二元复合物，使蛋白质沉淀，影响饲料中蛋白质的消化率，同时还会抑制动物机体内消化酶的活性。

植酸酶是对可水解植酸磷释放磷酸基团形成肌醇衍生物的一类酶的总称，属于磷酸单脂水解酶，能水解植酸最终释放出无机磷。植酸酶在饲料、食品、环境和医药等领域有着广泛应用。首先植酸酶作为饲料添加剂已经广泛应用到猪、家禽饲料中。国内外大量的实验都证明，在饲料中添加植酸酶，可有效分解存在于饲料中的植酸，释放无机磷，提高饲料中植酸磷的利用率，降低粪便中磷的排放量，减少环境污染。同时因为解除了植酸的抗营养作用，所以植酸酶的添加可以提高单胃动物对淀粉、脂肪和蛋白质等营养物质的利用率，还能释放被植酸鳌合的各种矿物元素，从而促进动物健康快速的生长。其次植酸酶可以作为土壤改良剂。对农作物而言，磷是一种基本营养元素，土壤中30%~80% 的磷是以有机磷的形式存在，有机磷中植酸磷占了约50%，能被植物利用的非常少。通过在植物生长环境中引入产植酸酶菌株或者直接添加植酸酶，可高效水解土壤中的植酸磷，促进土壤中的稳定有机磷向活性有机磷转化，从而可增强植物对植酸磷的利用。第三植酸酶可以作为食品添加剂。许多主要的食品原料，如豆类、谷物和油料作物中抗营养因子——植酸的含量很高，由其加工的食品中植酸的含量也很高。而在人的小肠中，植酸酶活性极低，难以利用植酸盐。所以在一些食品中添加植酸酶是必要的，可提高其营养价值。因此植酸酶作为一种新型的食品添加剂也必将有很好的应用前景。此外，植酸酶还能应用在许多新兴的工业上，例如，在造纸业中植酸酶可作为添加剂，提高纸张的质量，减少污染；植酸酶还可以和木聚糖酶一起形成多酶体系应用在纸浆的制造业。

植酸酶在自然界分布很广泛，存在于动物、植物和微生物中。由于来源于微生物的植酸酶作用范围和稳定性较好，易规模化生产，近几年的研究大都集中在微生物生产植酸酶。目前生产植酸酶应用最多的为丝状真菌，如黑曲霉、米曲霉、根霉等。这些真菌产生的植酸酶为酸性植酸酶，其最适温度在53~70℃，最适pH范围在2.0~6.0之间，适用于胃pH值呈酸性的单胃动物，如猪和鸡、鸭等家禽。中性植酸酶主要来源于芽孢杆菌，芽孢杆菌植酸酶不仅具有较好的热稳定性，有助于抵抗饲料制粒过程中高温引起的酶失活，而且其酶促反应的pH值有效作用范围在6.5~7.5之间，更适用于消化道为中性的鲤科鱼类和畜禽肠道部位。因此中性植酸酶可以有效弥补酸性植酸酶的不足，在水产养殖业中具有更广泛的应用。