一种使用玉米芯发酵生产碱性木聚糖酶制剂的工艺的制作方法
【专利说明】
[0001]一、技术领域:
本发明涉及微生物发酵技术领域，具体涉及一种使用玉米芯发酵生产碱性木聚糖酶制剂的工艺。
[0002]二、【背景技术】:
木聚糖是以木吡喃糖为单位的由β - 1,4键连接的半纤维素，富含于阔叶树和大多数一年生植物体内，半纤维素在自然界中含量占生物量的30 %，仅次于纤维素。玉米是我国重要的农作物，每年都有大量的玉米芯产生，玉米芯是玉米生产的副产物，是半纤维素含量最高的植物，玉米芯中木聚糖的含量达35%?40%，将其进行微生物发酵制备酶制剂，有效利用资源，且减少农业环保负荷。短小芽胞杆菌以玉米芯作为碳源发酵制备碱性木聚糖酶，碱性木聚糖酶属于木聚糖降解酶系，在碱性条件下将木聚糖水解为低聚木糖或木糖。在造纸、苎麻加工业等纤维制造工艺过程中，碱性木聚糖酶可以使木聚糖半纤维素(主要为木聚糖)有选择性地部分水解，而不损失纤维强度，减少后续工艺中化学物的用量，降低有害化学物对环境的污染。
[0003]微生物发酵产碱性木聚糖酶在我国起步较晚，大多处于基础研究阶段，国内自主产品稀少，产品酶活低。中国专利文献(ZL200510018574.2)公开了一种碱性木聚糖酶的制备方法，利用的是酵母菌发酵生产木聚糖酶，其发酵液产酶活力为426IU/ml。中国专利文献(ZL200610020049.9)公开的碱性木聚糖酶的制备方法，也是利用酵母菌发酵生产碱性木聚糖酶，其发酵液产酶活力为650IU/ml。
[0004]三、
【发明内容】
本发明的提供一种使用玉米芯发酵生产碱性木聚糖酶制剂的工艺，其使用玉米芯发酵，玉米芯经短小芽胞杆菌M-26发酵产碱性木聚糖酶发酵液产酶活力1600IU/ml，在产酶活力方面得到很大的改善，使碱性木聚糖酶制备过程中的产酶活力提高两倍以上，大大提高生产效率，有利于技术的产业化。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种使用玉米芯发酵生产碱性木聚糖酶制剂的工艺步骤为:
1)发酵:
将液体培养基A装入发酵罐后调节pH至7.5-8.0，常规灭菌后，按照质量比2-5%无菌操作接入活化好的短小芽孢杆菌菌种，在温度为37°C，搅拌转速为300-550r/min，通气量0.2-0.4M3/min，罐压0.03-0.065MPa，发酵周期20_48h ;用3，5 —二硝基水杨酸法测产酶活力达1500IU/ml时停止发酵；
2)酶液分呙:
用高效板框式过滤机保持温度30-35°C，在0.05-0.1MPa压力下除去发酵液中微生物菌体，获得棕色澄清液体；
3)酶制剂制备:
按照40-55%的质量比加入(NH4)2S04，在4-6°C下静置10_16h收集沉积，采用35_45°C风干法干燥沉积物20-40h，当含水量到达10-13时，粉碎成酶活为10000-30000IU/g碱性木聚糖酶成品。
[0006]所述的步骤1)中的液体培养基A的配方如下:
玉米芯3.0-5.0%，麸皮1.5-2.5%，蛋白胨0.5-2.0%，酵母膏0.5-1.5%，氯化铵0.5-1.5%，氯化钠 0.01-0.04%，磷酸氢二钾 0.2-0.5%，氯化钙 0.05-0.10%，硫酸镁
0.05-0.10%，余量水。
[0007]与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果:本发明采用微生物发酵生产碱性木聚糖酶，与普通木聚糖酶相比具有以下优势，在应用中反应温度为55°C，节约加热能耗；在造纸行业使用时不用进行调整酸碱度，减少工艺流程具有明显的经济效益，高效酶活的碱性木聚糖酶使用可避免酸碱有利于环境保护。
[0008]能否提供本发明制备出来的木聚糖酶和普通木聚糖酶的效果的试验数据
请在实施例中提供本发明制备出来的木聚糖酶的技术指标以证实其效果，同时如果能与普通木聚糖酶的试验数据比对最好。
[0009]四、【具体实施方式】实施例1:
一种使用玉米芯发酵生产碱性木聚糖酶制剂的工艺的步骤为:
步骤一:发酵:
将培养基A装入发酵罐后调节pH至7.5，常规灭菌后，按照质量比2%无菌操作接入活化好的短小芽孢杆菌菌种，37°C，搅拌转速550r/min，通气量0.4M3/min，罐压0.065MPa，发酵周期20h ;用3，5 —二硝基水杨酸法测产酶活力达1500IU/ml时停止发酵；
步骤二:酶液分离:
用高效板框式过滤机保持温度30°C，在0.05MPa压力下除去发酵液中微生物菌体，获得棕色澄清液体；
步骤三:酶制剂的制备:
按照的40%的质量比加入(NH4)2S04，4°C静置16h收集沉积，采用35°C风干法干燥沉积物40h，当含水量13%时，粉碎后为酶活为30000IU/g碱性木聚糖酶成品。
[0010]步骤一中提到的液体培养基A配方如下:
玉米芯3.0%，麸皮2.5%，蛋白胨0.5%，酵母膏1.5%，氯化铵0.5%，氯化钠0.04%，磷酸氢二钾0.2%，氯化钙0.10%，硫酸镁0.05%，余量水。
[0011]麦草浆漂白试验:
上述制备的碱性木聚糖酶用于造纸工艺中未漂白麦草浆漂泊处理，麦草浆浓为5.0%，pH9.6，50°C，酶制剂用量6g/kg干麦草浆，作用1.0h。提高麦草浆白度6%。
[0012]实施例2:
一种使用玉米芯发酵生产碱性木聚糖酶制剂的工艺的步骤为:
步骤一:发酵:
将培养基A装入发酵罐后调节pH至7.8，常规灭菌后，按照质量比4%无菌操作接入活化好的短小芽孢杆菌菌种，37°C，搅拌转速400-r/min，通气量0.3M3/min，罐压0.45MPa，发酵周期36h ;用3，5 —二硝基水杨酸法测产酶活力达1500IU/ml时停止发酵；
步骤二:酶液分离:
用高效板框式过滤机保持温度32°C，在0.08MPa压力下除去发酵液中微生物菌体，获得棕色澄清液体；
步骤三:酶制剂的制备:
按照的50%的质量比加入(NH4)2S04，5°C静置12h收集沉积，采用40°C风干法干燥沉积物35h，当含水量12%时，粉碎为酶活为20000IU/g碱性木聚糖酶成品。
[0013]步骤一中提到的液体培养基A配方如下:
玉米芯4.2%，麸皮2.8%，蛋白胨1%，酵母膏0.7%，氯化铵0.7%，氯化钠0.02%，磷酸氢二钾0.4%，氯化钙0.08%，硫酸镁0.07%，余量水。
[0014]麦草浆漂白试验:
上述制备的碱性木聚糖酶用于造纸工艺中未漂白麦草浆漂泊处理，麦草浆浓为5.0%，pH9.6，50°C，酶制剂用量3g/kg干麦草浆，作用l.0h。提高麦草浆白度6%。
[0015]实施例3:
一种使用玉米芯发酵生产碱性木聚糖酶制剂的工艺的步骤为:
步骤一:发酵:
将培养基A装入发酵罐后调节pH至8.0，常规灭菌后，按照质量比5%无菌操作接入活化好的短小芽孢杆菌菌种，37°C，搅拌转速300r/min，通气量0.2M3/min，罐压0.03MPa，发酵周期48h ;用3，5 —二硝基水杨酸法测产酶活力达1500IU/ml时停止发酵；
步骤二:酶液分离:
用高效板框式过滤机保持温度35°C，在0.1MPa压力下除去发酵液中微生物菌体，获得棕色澄清液体；
步骤三:酶制剂的制备:
按照的40-55%的质量比加入(NH4)2S04，6°C静置10h收集沉积，采用45°C风干法干燥沉积物20h，当含水量10%时，粉碎为酶活为10000U/g碱性木聚糖酶成品。
[0016]麦草浆漂白试验:
上述制备的碱性木聚糖酶用于造纸工艺中未漂白麦草浆漂泊处理，麦草浆浓为5.0%，pH9.6，50°C，酶制剂用量6g/kg干麦草浆，作用1.0h。提高麦草浆白度6%。
[0017]步骤一中提到的液体培养基A配方如下:
玉米芯5.0%，麸皮1.5%，蛋白胨2.0%，酵母膏0.5%，氯化铵1.5%，氯化钠0.01%，磷酸氢二钾0.5%，氯化钙0.05%，硫酸镁0.10%，余量水。
[0018]实施例中的短小芽胞杆菌编号CGMCC1.2160，购置于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号，邮编:100101。署名:Bacillus，种加词:pumilus，中文学名:短小芽孢杆菌。
[0019]实施例中步骤1) —3)中，提到的酶活(IU)定义为:在用1%木聚糖溶液，温度55°C，pH8.0，反应lOmin条件下，1每分钟释放1 μηιο?还原糖(以木糖计)所需要的酶量定义为一个酶活力单位(IU)。
【主权项】
1.一种使用玉米芯发酵生产碱性木聚糖酶制剂的工艺，其特征在于:所述的工艺步骤为: .1)发酵: 将液体培养基A装入发酵罐后调节pH至7.5-8.0，常规灭菌后，按照质量比2-5%无菌操作接入活化好的短小芽孢杆菌菌种，在温度为37°C，搅拌转速为300-550r/min，通气量.0.2-0.4M3/min，罐压0.03-0.065MPa，发酵周期20_48h ;用3，5 —二硝基水杨酸法测产酶活力达1500IU/ml时停止发酵； .2)酶液分呙: 用高效板框式过滤机保持温度30-35°C，在0.05-0.1MPa压力下除去发酵液中微生物菌体，获得棕色澄清液体； .3)酶制剂制备: 按照40-55%的质量比加入(NH4)2S04，在4-6°C下静置10_16h收集沉积，采用35_45°C风干法干燥沉积物20-40h，当含水量到达10-13时，粉碎成酶活为10000-30000IU/g碱性木聚糖酶成品。2.根据权利要求1所述的一种使用玉米芯发酵生产碱性木聚糖酶制剂的工艺，其特征在于:所述的步骤1)中的液体培养基A的配方如下: 玉米芯3.0-5.0%，麸皮1.5-2.5%，蛋白胨0.5-2.0%，酵母膏0.5-1.5%，氯化铵.0.5-1.5%，氯化钠 0.01-0.04%，磷酸氢二 钾 0.2-0.5%，氯化钙 0.05-0.10%，硫酸镁.0.05-0.10%，余量水。
【专利摘要】本发明涉及微生物发酵技术领域，具体涉及一种使用玉米芯发酵生产碱性木聚糖酶制剂的工艺。其使用玉米芯发酵，玉米芯经短小芽胞杆菌M-26发酵产碱性木聚糖酶发酵液产酶活力1600IU/ml，在产酶活力方面得到很大的改善，使碱性木聚糖酶制备过程中的产酶活力提高两倍以上,大大提高生产效率,有利于技术的产业化。本发明采用的工艺步骤为1）发酵；2）酶液分离；3）酶制剂制备。
【IPC分类】C12N9/42
【公开号】CN105316304
【申请号】CN201510826556
【发明人】问清江, 慕娟
【申请人】陕西省微生物研究所
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月25日