一种连续发酵生产木聚糖酶的方法_2

文档序号:8937840阅读:来源:国知局
公知技术。本文记载内容中凡涉及到的PDA斜面培养基均指该培养基,不再赘述。
[0021]本发明中,所述三角瓶种子培养基、一级种子罐及二级种子罐的组成均为,以质量百分比计,葡萄糖1.5%,硫酸铵0.4%,磷酸二氢钾0.6%,玉米浆2%,余量为水;其制作方法均为本领域公知技术,各组分均可通过市售获得,玉米浆为自制。本文记载内容中,凡涉及到的三角瓶种子培养基、一级种子罐及二级种子罐,其组分均为上述组分,不再赘述。
[0022]本发明中,木聚糖酶的酶活力单位统一定义(U)为:在pH=4.8,50°C条件下,每分钟降解底物生成I ymoL木糖所需的酶量为I个活力单位。贝lj,aU/mL即表示每Iml木聚糖酶含a个酶活力单位。
[0023]本发明中,通气比与本领域公知的定义相同,是指每分钟内通过单位体积发酵液的空气体积比。
[0024]实施例1
下面以2m3发酵罐为例对本发明做进一步详细地说明。
[0025]本发明一种连续发酵生产木聚糖酶的方法,以绿色木霉为菌种,培养至特定阶段,以一定的流速流加新鲜培养基的同时,以同样的流速输出发酵醪,可按以下步骤进行:
I)菌种的制备及扩大培养:将绿色木霉菌株Trichoderma viride CGMCC N0.5832转接至PDA斜面培养基上,30°C,培养7天,得到斜面孢子;然后用无菌水洗涤所述斜面孢子,得到孢子洗涤液;在无菌条件下将所述孢子洗涤液接入已灭菌的三角瓶种子培养基(121~124°C,灭菌30min)中,于200r/min、30°C条件下,培养18h,得活化菌种;将所述活化菌种以0.5体积%的接种量接入一级种子罐中,于30°C,通气比1:0.6的条件下,培养18h,得到一级种子液;将所述一级种子液以10体积%的接种量接入二级种子罐,于32°C,通气比1: 0.8的条件下,培养10h,得到二级种子液; 2)补料发酵培养:在发酵罐Fl中加入600L基础培养基(以质量百分比计,葡萄糖2.4%,乳糖0.6%,玉米浆2.5%,硫酸铵0.45%,磷酸二氢钾0.25%,硫酸镁0.1%,氯化钙0.05%,微量元素0.01%,余量为水),调节pH值为4.6,于121~124°C,灭菌30min ;待基础培养基温度降至30°C,在无菌条件下,以基础培养基体积的10%的接种量接入所述二级种子液,接种后0~8h,通气比为1: 1.5,搅拌转速为100r/min,培养温度为30°C ;接种8h以后,通气比1:1.8,搅拌转速220r/min,培养温度28°C ;当还原糖浓度在0.3重量%以下时,开始连续流加补料培养基进行补料,补料速率为每小时补料量为发酵液体积的0.8%,当发酵液体积达到发酵罐容积的70%时,将发酵罐Fl中1/2体积的发酵液导入二级发酵罐F2,以与发酵罐Fl相同的补料速率连续补料培养,剩余的1/2体积的发酵液继续连续补料培养;待Fl、F2的发酵液体积分别达到发酵罐容积的75%,以0.005/h稀释率D向Fl、F2流加补料培养基,同时以与补料相同的速率,由F1、F2共同向下一级发酵罐F3连续输出发酵醪液,待F3发酵液体积与Fl、F2分别相等时,终止发酵,发酵周期为8天;
该步骤中,所述补料培养基组成为,玉米浆1.5%,硫酸铵0.7%,磷酸二氢钾0.4%,硫酸镁0.2%,氯化钙0.2%,微量元素0.1%,其余为淀粉酸解液(葡萄糖含量16重量%),调节pH值为4.4,于121~124°C下灭菌30min ;所述微量元素的组成为,以质量百分比计,钼酸铵0.04%,硫酸锌0.2%,硫酸亚铁0.3%,硫酸锰0.1%,氯化钴0.15%,硫酸铜0.1%,余量为水;所述淀粉酸解液是通过如下制备方法获得的:用0.4重量%的盐酸溶液将淀粉配制成15重量%的淀粉浆,于115°C下酸解30min,酸解结束后用氢氧化钠调节pH值至4.5,备用;
3)木聚糖酶的提纯:发酵结束,将发酵液经板框压滤机进行过滤,所得过滤液用膜分子量为10000道尔顿的有机膜进行超滤,浓缩至所需倍数;然后加入防腐剂,其组分配比为氯化钠7g,山梨酸钾0.lg,得液体木聚糖酶产品;
4)发酵液残渣的处理:将经过板框压滤机所得的发酵液残渣作为原料用于沼气发电。
[0026]本实施例所得木聚糖酶的酶活力为29240.35U/mL,单批发酵液总量4.5吨;相比对比例I,木聚糖酶的酶活力提高7.4倍,生产效率提高20%,单位酶活力发酵成本降低10%。
[0027]实施例2
下面以20m3发酵罐为例对本发明做进一步详细地说明。
[0028]本发明一种连续发酵生产木聚糖酶的方法,以绿色木霉为菌种,培养至特定阶段,以一定的流速流加新鲜培养基的同时,以同样的流速输出发酵醪,可按以下步骤进行:
1)菌种的制备及扩大培养:将绿色木霉菌株Trichodermaviride CGMCC N0.5832转接至PDA斜面培养基上,30°C,培养7天,得到斜面孢子;然后用无菌水洗涤所述斜面孢子,得到孢子洗涤液;在无菌条件下将所述孢子洗涤液接入已灭菌的三角瓶种子培养基(121~124°C,灭菌30min)中,于220r/min,28°C条件下,培养20h,得活化菌种;将所述活化菌种以0.4体积%的接种量接入一级种子罐中,于30°C,通气比1:0.8的条件下,培养20h,得到一级种子液;将所述一级种子液以8体积%的接种量接入二级种子罐,于30°C,通气比I: 0.8的条件下,培养12h,得到二级种子液;
2)补料发酵培养:在发酵罐Fl中加入12000L发酵基础培养基(以质量百分比计,葡萄糖2.8%,乳糖0.8%,玉米浆3.0%,硫酸铵0.4%,磷酸二氢钾0.2%,硫酸镁0.1%,氯化钙0.08%,微量元素0.01%,余量为水)。调节pH值为4.8,于121~124°C,灭菌30min ;待培养基温度降至30°C,在无菌条件下,以发酵培养基体积的10%的接种量接入所述二级种子液,接种后0~8h,通气比为1: 1.5,搅拌转速为100r/min,培养温度为30°C ;接种8h以后,通气比1:2.0,搅拌转速200r/min,培养温度28°C ;当还原糖浓度在0.3重量%以下时,开始连续流加补料培养基进行补料,补料速率为每小时补料量为发酵液体积的的0.9%,当发酵液体积达到发酵罐容积的80%时,将发酵罐Fl中1/2体积的发酵液导入二级发酵罐F2,以与发酵罐Fl相同的补料速率连续补料培养,剩余的1/2体积的发酵液继续连续补料培养;待Fl、F2的发酵液体积分别达到发酵罐容积的70%,以0.008/h稀释率D向Fl、F2流加补料培养基,同时以与补料相同的速率,由F1、F2共同向下一级发酵罐F3连续输出发酵醪液,待F3发酵液体积与Fl、F2分别相等时,终止发酵,发酵周期为7天;
在该步骤中,所述补料培养基组成为,玉米浆1.7%,硫酸铵0.6%,磷酸二氢钾0.5%,硫酸镁0.2%,氯化钙0.1%,微量元素0.1%,其余为淀粉酸解液(葡萄糖含量重量17%),调节pH值为4.4,于121~124°C下灭菌30min ;微量元素的组成与实施例1相同,不再赘述;所述淀粉酸解液是通过如下制备方法获得的:用0.5重量%盐酸溶液将淀粉配制15重量%淀粉浆,于115°(:下酸解301^11,酸解结束后用氢氧化钠调节?!1值4.8,备用;
3)木聚糖酶的提纯:发酵结束,将发酵液经板框压滤机进行过滤,所得过滤液用膜分子量为10000道尔顿的有机膜进行超滤,浓缩至所需倍数;然后加入防腐剂,其组分配比为氯化钠10g,山梨酸钾0.lg,得液体木聚糖酶产品;
4)发酵液残渣的处理:将经过板框压滤机所得的发酵液残渣作为原料用于沼气发电。
[0029]本实施例所得木聚糖酶的酶活力为32360.75U/mL,单批发酵液总量50吨;相比对比例1,木聚糖酶的酶活力提高8.3倍,生产效率提高25%,单位酶活力发酵成本降低12%。
[0030]实施例3
下面以60m3发酵罐为例对本发明做进一步详细地说明。
[0031]本发明一种连续发酵生产木聚糖酶的方法,以绿色木霉为菌种,培养至特定阶段,以一定的流速流加新鲜培养基的同时,以同样的流速输出发酵醪,可按以下步骤进行:
1)菌种的制备及扩大培养:将绿色木霉菌株Trichodermavir
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