[发明专利]一种里氏木霉发酵高产纤维素酶的方法

说明书

本发明公开了一种里氏木霉发酵产纤维素酶的方法，其特征在于，在里氏木霉发酵培养阶段，通过流加诱导碳源和氮源混合物进行补料，优选的流加补料时间为发酵后24‑26h后。所述诱导碳源是生物质材料酶解产物与槐糖诱导剂按照(3‑5):(7‑9)的比例混合得到，氮源是玉米浆和硫酸铵的混合物。本发明的优势在于，优化了里氏木霉发酵培养基中磷酸盐添加量，以较低的培养基成本进行里氏木霉产纤维素酶发酵；选择最佳氮源流加配比，节省氮源成本；严格控制流加过程中碳氮比，使里氏木霉高产合成纤维素酶。

技术领域

本发明属于发酵工程技术领域，具体涉及一种通过动态调节发酵过程中碳氮比和碳磷比使里氏木霉发酵高产纤维素酶的方法。

背景技术

能源工业的发展影响国民经济的增长和社会的进步，如今，商业能源主要由化石燃料组成，但是随着世界人口的增长和人类需求的迅速增加，化石燃料的枯竭问题已成为人们关注的焦点。发展新能源产业，以满足不断增长的能源需求，成为各国的重要发展方向。

中国作为农业资源富饶的农业大国，木质纤维素生物质资源丰富。木质纤维素生物质是一种清洁能源，属于未来能源开发的方向之一。一些研究已开发出各种生物质能源转换技术，并成功地应用于农村地区，但仍需大规模发展木质纤维素生物质能源，通过高新技术，以满足不断增长的能源、国民经济和改善生活水平需求。木质纤维素作为非粮的农林废弃物，其利用可在经济，社会和环境方面改变世界。目前木质纤维素生物质利用存在着原料利用率低，能耗高等问题，使得生物质制化学品不能与石油基化学品相竞争。纤维素酶的酶系完整性和酶解效率是限制木质纤维素生物质利用因素之一。

当前，里氏木霉属于纤维素酶生产工业中一种常用菌株之一，其产生的纤维素酶系统由纤维二糖水解酶或外切葡聚糖酶，内切葡聚糖酶和葡糖苷酶组成，在纤维素向葡萄糖的转化中具有协同作用。已经有确切的研究证据表明，合适的培养条件的改变能够显著提高里氏木霉发酵产纤维素酶的酶活，其中，不同碳源和氮源以及碳氮比例对里氏木霉生长和诱导其产纤维素酶的酶活力及酶系完整性都具有重要影响。

专利文献CN201711462541.6公开了一种芽孢杆菌发酵培养基，所述培养基包括氮源30-80g/L、碳源80-120g/L、无机磷酸盐1-4g/L、无机硫酸盐1.5-5g/L，所述碳源中包括流加碳源60-100g/L。所述培养基通过调节发酵过程中的碳氮比提高芽孢杆菌菌浓度及产物总量，从而提高发酵固含量。所述培养基为适用于芽孢杆菌的发酵培养基，本领域技术人员知晓，不同的菌种在培养基配制中可能会有较大差异，所以，适合芽孢杆菌的发酵培养基不一定就适用于里氏木霉的生长和发酵。

专利文献CN201210042680.4公开了一种纤维素酶的发酵方法，包括：在温度为20-35℃、pH为4.0-5.0的条件下，用里氏木霉作为宿主细胞分泌纤维素酶，其中，以烟草废弃物作为碳源，豆饼粉为氮源。技术人员认为烟草废弃物中富含的纤维素可作为碳源，压制完菜油的豆粉饼可作为氮源，可以显著降低生产成本。但是直接以纤维素作为碳源并不利于里氏木霉的生长和发酵。

专利文献CN200680023897.3公开了一种在宿主细胞中产生纤维素酶的方法，该方法包括在有益于纤维素酶产生的条件下，培养能够产生纤维素酶的宿主细胞，加入预处理的木质纤维素材料以诱导纤维素酶产生。所述预处理的木质纤维素材料在纤维素酶产生过程中作为诱导剂或碳源使用。虽然所述方法公开了纤维素酶生产过程中的碳源来源，但并没有涉及氮源，以及生产过程中的碳源氮源适用比例。

为了解决现有技术的不足，本发明在以利用木质纤维素材料作为碳源的前提下，利用有机氮和无机氮混合物作为氮源，根据发酵过程中菌株生长具体情况控制补料速度、补料量，调节发酵过程中碳氮比和碳磷比，最大限度满足里氏木霉菌株产纤维素酶的营养条件，提高纤维素酶产率和酶活性及酶系完整性，并运用于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种里氏木霉发酵高产纤维素酶的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。