专利名称：纤维素酶分离提纯方法
技术领域：
本发明属于酶技术领域，具体地说，涉及一种纤维素酶分离提纯方法。
背景技术：
纤维素是由吡喃葡萄糖通过β -I, 4-糖苷键连接而成的高聚多糖分子。纤维素酶具备水解木质纤维素成糖的能力，这使得其具有广泛的应用前景。纤维素酶由三类组成内切葡聚糖酶(EG);外切葡聚糖酶(CBH) 葡萄糖苷酶(BG)。内切葡聚糖酶(EG)作用于不溶性纤维素的表面，破坏其晶体结构，将内部的纤维素链暴露出来使其易于水解；外切葡聚糖酶(CBH)将暴露出来的纤维素链水解为2 4个单位的寡糖；β -葡萄糖苷酶(BG)最终将其降解为葡萄糖单糖。纤维素酶水解纤维素能力是通过多种酶的协同作用发挥的，因此纤维素酶整体酶的效果不仅取决于各个酶的自身酶活，同时取决于协同作用中酶的种类及酶之间的比例。只有各种类之间的酶活比列达到一个最优的配比才能在最小的酶投入量 下获得最优的酶水解效果。目前纤维素酶几乎都由微生物发酵提纯制备获得，但是在提纯纤维素酶的工艺过程中，由于膜过滤浓缩步骤的时间过长导致纤维素酶酶活失活、杂菌滋生等现象出现；同时，喷雾干燥步骤中的最佳保护剂及其量的选择都对纤维素酶酶活影响较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纤维素酶分离提纯方法，方法简单，操作容易，收率高，成本低。本发明的技术解决方案是该纤维素酶的分离提纯方法包括以下步骤
(O纤维素酶发酵液板框压滤纤维素酶发酵液为液体深层发酵法生产的纤维素酶发酵液，发酵液通过板框压滤除去发酵液中的大颗粒物质及菌丝，滤布目数为720，压滤速率6吨/小时；
(2)纤维素酶板框滤液低温保存纤维素酶板框滤液储罐用4°C冷却水进行低温(15°C保存；
(3)纤维素酶板框滤液超滤浓缩低温保存后的纤维素酶板框滤液经过30KD超滤膜浓缩至 60(T800U/ml ；
(4)纤维素酶超滤浓缩液喷雾干燥前处理纤维素酶超滤浓缩液与其质量O.2%乳糖和其质量O. 5% 二氧化硅进行混合，搅拌均匀得混合纤维素酶物料，混合纤维素酶物料经过
O.2um除菌膜设备过滤掉杂菌；
(5)喷雾干燥制纤维素酶粉状产品对喷雾干燥前处理过的纤维素酶物料进行喷雾干燥，喷雾干燥的入口温度为130-150°C，出口温度50-80°C，气流的流速为l_20m/S，干燥时间为 ls_10s。其中，本发明的纤维素酶发酵液是以里氏木霉reesi)、黑曲霉(Aspergillus niger)真菌作为生产菌种,直接发酵所得。
本发明的特征效果如下
I.在纤维素酶液膜浓缩的前道工序中增加了低温保存工序，较好地解决了纤维素酶在膜浓缩过程中因为耗时较长而导致的酶失活现象。2.纤维素酶浓缩液喷雾前处理加入乳糖和二氧化硅保护剂，酶活收率大幅度提闻。3.在喷雾干燥前利用除菌膜除杂菌工序解决了喷雾后的纤维素酶粉状成品菌落数偏高的现象，使其应用领域扩展到食品和饲料领域。
具体实施例方式下面结合具体的实施例，进一步详细地描述本发明。本领域技术人员应当理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。实施例I :利用里氏木霉发酵生产纤维素酶，500L发酵罐装液量400L发酵6天结束；测定其中纤维素酶的FPA酶活为46. 2U/ml，测定方法为中华人民共和国轻工行业标准QB 2583-2003 ;板框过滤除去发酵液中的大颗粒物质及菌丝得到发酵液380L，滤液FPA酶活45. 8UM ;板框滤液经过泵移入低温储罐用4°C冷却水对其循环冷，低于15°C保存；板框滤液经过30KD超滤膜浓缩至800U/ml，耗时3天，浓缩液体积为19. 5L ;往浓缩液加入39g (O. 2%, w/v)乳糖和97. 5g (O. 5%, w/v) 二氧化娃进行混合,搅拌均勻，混合物料经过孔径为O. 2um的PALL除菌设备过滤掉杂菌；除菌后的纤维素酶酶液进行喷雾干燥，喷雾干燥的入口温度为130°C，出口温度50°C，气流的流速为lm/s，干燥时间为IOs ;喷雾干燥得到成品纤维素酶酶粉14. 3kg，FPA酶活1033U/g，成品经包装入库。下表为各步收率。
I ..................................................................................................................................................................................τ......................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................!_!
__板框过滤收率膜浓缩收率喷雾干燥收率总收率
未改进工艺收率 94.18%79. 78%76.27%57. 31%
改进后工艺收率 94.18%89.63%94.69%79.93%实施例2 :利用里氏木霉发酵生产纤维素酶，500L发酵罐装液量400L发酵6天结束；测定其中纤维素酶的FPA酶活为46. 2U/ml，测定方法为中华人民共和国轻工行业标准QB 2583-2003 ;板框过滤除去发酵液中的大颗粒物质及菌丝得到发酵液380L，滤液FPA酶活45. 8UM ;板框滤液经过泵移入低温储罐用4°C冷却水对其循环冷，低于15°C保存；板框滤液经过30KD超滤膜浓缩至700U/ml，耗时3天，浓缩液体积为19. 5L ;往浓缩液加入39g(O. 2%, w/v)乳糖和97. 5g (O. 5%, w/v) 二氧化娃进行混合,搅拌均勻，混合物料经过孔径为O. 2um的PALL除菌设备过滤掉杂菌；除菌后的纤维素酶酶液进行喷雾干燥，喷雾干燥的入口温度为140°C，出口温度65°C，气流的流速为lOm/s，干燥时间为5s ;喷雾干燥得到成品纤维素酶酶粉14. 2kg，FPA酶活1033U/g，成品经包装入库。实施例3 :利用里氏木霉发酵生产纤维素酶，500L发酵罐装液量400L发酵6天结束；测定其中纤维素酶的FPA酶活为46. 2U/ml，测定方法为中华人民共和国轻工行业标准QB 2583-2003 ;板框过滤除去发酵液中的大颗粒物质及菌丝得到发酵液380L，滤液FPA酶活45. 8UM ;板框滤液经过泵移入低温储罐用4°C冷却水对其循环冷，低于15°C保存；板框滤液经过30KD超滤膜浓缩至600U/ml，耗时3天，浓缩液体积为19. 5L ;往浓缩液加入39g(O. 2%, w/v)乳糖和97. 5g (0. 5%, w/v) 二氧化娃进行混合,搅拌均勻，混合物料经过孔径为O. 2um的PALL除菌设备过滤掉杂菌；除菌后的纤维素酶酶液进行喷雾干燥，喷雾干燥的入口温度为150°C，出口温度80°C，气流的流速为20m/s，干燥时间为Is ;喷雾干燥得到成品纤维素酶酶粉14. lkg, FPA酶活1033U/g，成品经包装入库。实施例4 :利用黑曲霉发酵生产纤维素酶，500L发酵罐装液量400L发酵6天结束；测定其中纤维素酶的FPA酶活为28. 3U/ml，测定方法为中华人民共和国轻工行业标准QB 2583-2003 ;板框过滤除去发酵液中的大颗粒物质及菌丝得到发酵液385L，滤液FPA酶活28. 8UM ;板框滤液经过泵移入低温储罐用4°C冷却水对其循环冷，低于15°C保存；板框滤液经过30KD超滤膜浓缩至800U/ml，耗时3天，浓缩液体积为16. 5L ;往浓缩液加入33g(O. 2%, w/v)乳糖和82. 5g (O. 5%, w/v) 二氧化娃进行混合,搅拌均勻，混合物料经过孔径为O. 2um的PALL除菌设备过滤掉杂菌；除菌后的纤维素酶酶液进行喷雾干燥，喷雾干燥的入口温度为150°C，出口温度80°C，气流的流速为lm/s，干燥时间为IOs ;喷雾干燥得到成品纤维素酶酶粉9. 4kg，FPA酶活998U/g，成品经包装入库。下表为各步收率。
权利要求
1.纤维素酶分离提纯方法，其特征是该纤维素酶的分离提纯方法包括以下步骤 (1)纤维素酶发酵液板框压滤纤维素酶发酵液为液体深层发酵法生产的纤维素酶发酵液，FPA酶活为20U/mf50U/ml，发酵液通过板框压滤除去发酵液中的大颗粒物质及菌丝，滤布目数为720,压滤速率6吨/小时； (2)纤维素酶板框滤液低温保存纤维素酶板框滤液储罐用4°C冷却水进行低温(15°C保存； (3)纤维素酶板框滤液超滤浓缩低温保存后的纤维素酶板框滤液经过30KD超滤膜浓缩至 60(T800U/ml ； (4)纤维素酶超滤浓缩液喷雾干燥前处理纤维素酶超滤浓缩液与其质量O.2%乳糖和其质量O. 5% 二氧化硅进行混合，搅拌均匀得混合纤维素酶物料，混合纤维素酶物料经过O.2um除菌膜设备过滤掉杂菌； (5)喷雾干燥制纤维素酶粉状产品对喷雾干燥前处理过的纤维素酶物料进行喷雾干燥，喷雾干燥的入口温度为130-150°C，出口温度50-80°C，气流的流速为l_20m/S，干燥时间为 ls_10s。
2.根据权利要求I所述的纤维素酶分离提纯方法，其特征是步骤I的纤维素酶发酵液是由里氏木霉ijrichoderma reesi)、黑曲霉(Aspergillus niger)真菌作为生产菌种直接发酵所得。
全文摘要
本发明公开了一种纤维素酶分离提纯方法，真菌液体深层发酵纤维素酶发酵液经过板框过滤除去发酵液中的大颗粒物质及菌丝，将纤维素酶板框滤液储存在滤液储罐中，为了避免酶活损失保持低温状态，纤维素酶板框滤液经过超滤膜浓缩后与保护剂乳糖和二氧化硅进行混合，搅拌均匀，混合纤维素酶物料经过除菌膜设备过滤掉杂菌，除菌纤维素酶料液经过喷雾干燥过程得到纤维素酶粉状成品。本发明分离提纯的纤维素酶粉状成品解决了纤维素酶发酵液后道提取过程中产生杂菌致使纤维素酶大量损失的问题，并且在使用喷雾保护剂后，喷雾酶活收率提高了18%，整个提纯工艺纤维素酶收率提高了23%，降低了生产成本。
文档编号C12R1/885GK102876647SQ20121039178
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月16日 优先权日2012年10月16日
发明者熊鹏, 贺建龙, 周玉珍 申请人:熊鹏