[发明专利]一种富含乳糖的生物质联产beta-半乳糖苷酶酶制剂和乙醇产品的集成方法

说明书

本发明涉及一种富含乳糖的生物质联产beta‑半乳糖苷酶酶制剂和乙醇产品的集成方法，包括富含乳糖的生物质发酵联产胞内酶beta‑半乳糖苷酶和乙醇；利用蒸馏所得的乙醇溶液透性化处理酵母全细胞；喷雾干燥透性化酵母细胞悬浮液获得beta‑半乳糖苷酶酶制剂和利用透性化处理液进一步蒸馏获得所需浓度的乙醇产品。本发明基于乳酸克鲁维酵母不仅可以内生分泌合成beta‑半乳糖苷酶，还可合成次级代谢产物乙醇的特性，首次实现了beta‑半乳糖苷酶和乙醇的联产。是一种可高效利用富含乳糖的底物联产beta‑半乳糖苷酶酶制剂和乙醇产品的绿色环保技术，酶制剂产品质量好、产率高，且乙醇产品浓度高，具备扩试工业化生产的潜力。

技术领域

本发明属于酶制剂制备技术领域，涉及一种富含乳糖的生物质联产beta-半乳糖苷酶酶制剂和乙醇产品的集成方法，包括富含乳糖的生物质发酵联产胞内酶beta-半乳糖苷酶和乙醇，也包括利用蒸馏所得的乙醇溶液透性化处理酵母全细胞，且包括喷雾干燥透性化酵母细胞悬浮液获得beta-半乳糖苷酶酶制剂，还包括利用透性化处理液进一步蒸馏获得所需浓度的乙醇产品。该集成工艺是一种可高效利用乳清粉联产beta-半乳糖苷酶酶制剂和乙醇产品的绿色环保技术，酶制剂产品质量好、产率高，且乙醇产品浓度高。

背景技术

beta-半乳糖苷酶(beta-Galactosidase,EC 3.2.1.23)，又称乳糖酶或beta-D-半乳糖苷半乳糖水解酶，具有水解乳糖转化为半乳糖与葡萄糖的活性，是解决人类中乳糖不耐症的关键酶。beta-半乳糖苷酶还具有转糖苷活性，可以催化乳糖转化生成低聚半乳糖。beta-半乳糖苷酶广泛存在于动植物和微生物中，其生产主要来源于微生物，包括酵母菌、真菌和细菌。商业beta-半乳糖苷酶的主要生产来源是乳酸克鲁维酵母，乳酸克鲁维酵母不仅可内生高效表达beta-半乳糖苷酶，而且生产条件温和，易于繁殖生长，最重要的是该酵母是一种可食用的酵母，具有食品安全性。但该酵母分泌合成的beta-半乳糖苷酶是胞内酶，游离酶的生产需要细胞破壁、酶提取和纯化等复杂操作，导致酶回收效率低，且生产成本高。

生物乙醇作为一种新的能源来源，是可再生原料通过微生物发酵获得的，是一种可再生的、经济上可承受的，且对环境安全的能源物质，面对化石燃料的供应减少、能源危机以及传统化石能源使用造成的严重环境问题，生物乙醇将逐渐成为石油的替代品。乳酸克鲁维酵母与酿酒酵母属于同一种属，具有酿酒酵母的兼性厌氧特性。在有氧代谢条件下，乳酸克鲁维酵母还能够发酵乳清、糖蜜等廉价原料，通过三羧酸循环代谢丙酮酸，在无氧代谢条件下，乳酸克鲁维酵母可转化丙酮酸生产生物乙醇。

利用乳酸克鲁维酵母可以内生分泌合成beta-半乳糖苷酶，还可合成次级代谢产物乙醇的特性，开发一项利用乳酸克鲁维酵母高效联产beta-半乳糖苷酶酶制剂和乙醇产品的绿色环保技术，同时获得产品质量好、产率高的beta-半乳糖苷酶酶制剂和高浓度的乙醇产品，将是一项重大技术突破，具备扩试工业化生产的潜力。

发明内容