CN101586097A - 一种白腐菌预处理稻草秸秆提高产纤维素酶菌株酶活力的方法 - Google Patents

一种白腐菌预处理稻草秸秆提高产纤维素酶菌株酶活力的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种白腐菌预处理稻草秸秆提高产纤维素酶菌株酶活力的方法。其步骤包括：1)将稻草秸秆粉碎得到秸秆粉，过筛备用；2)在秸秆粉中接入预先培养好的白腐菌种子液；3)30℃下保温、保湿静置培养，得到预处理的秸秆粉；4)用预处理的秸秆粉配置液体产酶培养基，在产酶培养基中接种产纤维素酶菌株，用于提高产纤维素酶菌株的酶活力。本发明可通过在液体产酶培养基中添加白腐菌预处理的稻草秸秆，来提高产纤维素酶菌株的酶活力，可以有效降低纤维素酶的生产成本，攻克纤维素乙醇的现有技术瓶颈。

Description

一种白腐菌预处理稻草秸秆提高产纤维素酶菌株酶活力的方法
技术领域
本发明涉及一种白腐菌预处理稻草秸秆提高产纤维素酶菌株酶活力的方法，属于生物技术领域。
背景技术
我国是一个农业大国，生物质资源极其丰富，仅每年的农作物秸秆产量就达7亿吨/年，其中稻草秸秆就近2亿吨，占秸秆资源量的30％左右。这些秸秆大部分被废弃在田间地头，或直接燃烧作为生活用能，造成了资源的浪费和环境的污染。利用纤维素酶对经过预处理的秸秆进行糖化并进而发酵生成乙醇，纯乙醇或与汽油混合可直接代替汽油、柴油等化石燃料，对于调整我国现有以煤炭、石油等化石能源为主的能源结构，确保我国能源安全、粮食安全有着极为重要的意义，也是我国生物质液体燃料发展的必由之路。但由于缺乏有效的预处理技术、纤维素酶生产成本较高以及五碳糖较难发酵等技术瓶颈问题的存在，制约着纤维素乙醇的产业化进程。
白腐菌作为降解木质素能力最强的微生物，广泛地被用于木质纤维素原料的生物预处理。诸多研究表明，秸秆在经过白腐菌预处理后，不仅营养成分有所提高，而且大部分的木质素结构被降解或破坏，非常有利于后续酶解的可及性。对于采用白腐菌生物预处理稻草秸秆，研究生物预处理对产纤维素酶菌株酶活力提高的影响，国内还鲜有专利文献报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用白腐菌预处理稻草秸秆提高产纤维素酶菌株酶活力的方法。
本发明通过在粉碎的稻草秸秆上接种白腐菌，保温、保湿预处理一定时间后，取预处理后的稻草秸秆粉接种产酶培养基，可有效提高产纤维素酶菌株的酶活力，从而为降低纤维素酶的生产成本提供了可能。
本发明的具体步骤如下：
1)将稻草秸秆粉碎得到秸秆粉，过筛备用；
2)在秸秆粉中接入预先培养好的白腐菌种子液；
3)30℃下保温、保湿静置培养，得到预处理的秸秆粉；
4)用预处理的秸秆粉配置液体产酶培养基，在产酶培养基中接种产纤
维素酶菌株，用于提高产纤维素酶菌株的酶活力。
所述步骤1)中，用于过筛的筛孔尺寸为60～100目。
所述步骤2)中，白腐菌种子液和秸秆粉的体积质量比为10～20％(V/W)。
所述步骤3)中，静置培养的时间为14～28天。
所述步骤4)中，所述的液体产酶培养基配方如下：KH2PO4 2g，(NH4)2SO42.5g，MgSO4·7H2O 0.3g，CaCl2 0.3g，FeSO4·7H2O 5mg，MnSO4 1.6mg，ZnCl21.7mg，CoCl2 1.7mg，预处理秸秆粉2～10g(干重)，水1000mL，pH 6.0。
所述步骤4)中，产纤维素酶菌液和液体产酶培养基的体积比为5～10％。
所述步骤4)中，产纤维素酶菌株可选用野生型高产菌株，例如木霉、曲霉和肉座菌等。
本发明通过在液体产酶培养基中添加白腐菌预处理后的秸秆粉的方法，提高产纤维素酶菌株的酶活力，可以有效降低纤维素酶的生产成本，攻克纤维素乙醇的现有技术瓶颈。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合实施实例对本发明作进一步描述。这些实施例仅限于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。此外，针对本发明所作各种等价改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
将稻草秸秆粉碎，过60目筛备用。按体积质量比10％的比例，在稻草秸秆中接入事先培养好的黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)40719种子液，30℃下保温、保湿静置培养14天后，即得到预处理的秸秆粉。按0.2％(固液比)的量添加入液体产酶培养基中。
所述的液体产酶培养基配方如下：KH2PO4 2g，(NH4)2SO4 2.5g，MgSO4·7H2O 0.3g，CaCl2 0.3g，FeSO4·7H2O 5mg，MnSO4 1.6mg，ZnCl2 1.7mg，CoCl2 1.7mg，水1000mL，pH 6.0，121℃灭菌30min。
添加2g预处理后的秸秆粉(干重)到灭菌的液体产酶培养基中，按5％的体积比，接种产纤维素酶肉座菌(Hypocrea sp.)Z28于产酶培养基，用于提高Z28菌株的酶活力。
实施例2
将稻草秸秆粉碎，过80目筛备用。按体积质量比15％的比例，在稻草秸秆中接入事先培养好的黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)40719种子液，30℃下保温、保湿静置培养21天后，即得到预处理的秸秆粉。按0.6％(固液比)的量添加入液体产酶培养基中。
所述的液体产酶培养基配方如下：KH2PO4 2g，(NH4)2SO4 2.5g，MgSO4·7H2O 0.3g，CaCl2 0.3g，FeSO4·7H2O 5mg，MnSO4 1.6mg，ZnCl2 1.7mg，CoCl2 1.7mg，水1000mL，pH 6.0，121℃灭菌30min。
添加6g预处理后的秸秆粉(干重)到灭菌的液体产酶培养基中，按8％的体积比，接种产纤维素酶肉座菌(Hypocrea sp.)Z28于产酶培养基，用于提高Z28菌株的酶活力。
实施例3
将稻草秸秆粉碎，过80目筛备用。按体积质量比15％的比例，在稻草秸秆中接入事先培养好的黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)40719种子液，30℃下保温、保湿静置培养21天后，即得到预处理的秸秆粉。按0.6％(固液比)的量添加入液体产酶培养基中。
所述的液体产酶培养基配方如下：KH2PO4 2g，(NH4)2SO4 2.5g，MgSO4·7H2O 0.3g，CaCl2 0.3g，FeSO4·7H2O 5mg，MnSO4 1.6mg，ZnCl2 1.7mg，CoCl2 1.7mg，预处理秸秆粉6g(干重)，水1000mL，pH 6.0，121℃灭菌30min。
按8％的体积比，接种产纤维素酶肉座菌(Hypocrea sp.)Z28于产酶培养基，用于提高Z28菌株的酶活力。
实施例4
将稻草秸秆粉碎，过100目筛备用。按体积质量比20％的比例，在稻草秸秆中接入事先培养好的黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)40719种子液，30℃下保温、保湿静置培养28天后，即为预处理的稻草秸秆。按1.0％(固液比)的量添加入液体产酶培养基中。
所述的液体产酶培养基配方如下：KH2PO4 2g，(NH4)2SO4 2.5g，MgSO4·7H2O 0.3g，CaCl2 0.3g，FeSO4·7H2O 5mg，MnSO4 1.6mg，ZnCl2 1.7mg，CoCl2 1.7mg，预处理秸秆粉10g(干重)，水1000mL，pH 6.0，121℃灭菌30min。
按10％的体积比，接种产纤维素酶肉座菌(Hypocrea sp.)Z28于产酶培养基，用于提高Z28菌株的酶活力。
分别以羧甲基纤维素钠、Whatman 1号定性滤纸和4-硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷为底物测定CMC酶活、滤纸酶活(FPA)和β-葡萄糖苷酶酶活。相应实施例的酶活提高如下：
Figure A20091004036800081
Figure A20091004036800091

Claims (6)

1.一种白腐菌预处理稻草秸秆提高产纤维素酶菌株酶活力的方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将稻草秸秆粉碎得到秸秆粉，过筛备用；
2)在秸秆粉中接入预先培养好的白腐菌种子液；
3)30℃下保温、保湿静置培养，即为预处理的秸秆粉；
4)用预处理的秸秆粉配置液体产酶培养基，在产酶培养基中接种产纤维素酶菌株，用于提高产纤维素酶菌株的酶活力。
2、如权利要求1所述的白腐菌预处理稻草秸秆提高产纤维素酶菌株酶活力的方法，其特征在于所述步骤1)中，用于过筛的筛孔尺寸为60～100目。
3、如权利要求1所述的白腐菌预处理稻草秸秆提高产纤维素酶菌株酶活力的方法，其特征在于所述步骤2)中，白腐菌种子液和秸秆粉的体积质量比为10～20％。
4、如权利要求1所述的白腐菌预处理稻草秸秆提高产纤维素酶菌株酶活力的方法，其特征在于所述步骤3)中，静置培养的时间为14～28天。
5、如权利要求1所述的白腐菌预处理稻草秸秆提高产纤维素酶菌株酶活力的方法，其特征在于所述步骤4)中，所述的液体产酶培养基配方如下：KH2PO42g，(NH4)2SO42.5g，MgSO4·7H2O 0.3g，CaCl20.3g，FeSO4·7H2O 5mg，MnSO41.6mg，ZnCl21.7mg，CoCl21.7mg，预处理秸秆粉干重2～10g，水1000mL，pH 6.0。
6、如权利要求1所述的白腐菌预处理稻草秸秆提高产纤维素酶菌株酶活力的方法，其特征在于所述步骤4)中，产纤维素酶菌液和液体产酶培养基的体积比为5～10％。
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