CN101696402A - 一种微生物纤维素酶的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物工程技术领域，特别指一种微生物纤维素酶的制造方法。包括：(1)采用微生物固体发酵或液体发酵方法生产纤维素酶粗酶液；(2)在纤维素酶粗酶液中加入氯化钠，搅拌均匀进行预处理；(3)将固液分离设备用助滤剂预填料；(4)将预处理的纤维素酶粗酶液压入预填料后的固液分离设备进行过滤，收集滤液或上清液即为纤维素酶酶液；(5)最后，把纤维素酶酶液浓缩或干燥处理后，制成所需活力的纤维素酶产品。本发明通过合理的板框预填料原料的配比，提高了纤维素酶产品的清亮度，改善了产品的外观质量。

Description

一种微生物纤维素酶的制造方法

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，特别指一种微生物纤维素酶的制造方法。

背景技术

纤维素是地球上分布最广、最廉价、含量最丰富的多糖类物质，对人类而言，它同时又是自然界数量最大的可再生能源，它的降解是自然界碳素循环的中心环节。纤维素酶能够通过水解作用将纤维素物质彻底降解，其水解产物能够进一步发酵生产乙醇、氢气及生产生物柴油的原料油脂等。因此，利用纤维素酶转化纤维素对于解决目前世界环境污染以及能源危机等问题具有十分重要的意义。目前，纤维素酶已被广泛应用于洗涤剂工业、麻棉混纺织物后整理工业、食品工业、饲料工业、水产养殖行业，而且取得了良好的效果。

纤维素酶的制取方法有二种：即固体发酵和液体发酵。固体发酵是通过接种微生物于植物秸秆等固体培养料上发酵生产纤维素酶，然后采用清水、盐缓冲液等浸提固体发酵曲样，以制得发酵粗酶液，工艺简单、投资少。但固体发酵存在根本的缺陷，即容易污染杂菌且生产的纤维素酶很难进行提取、精制。液体发酵是将纤维素酶生产菌种接种到大型发酵罐内的液体培养料中发酵，物料在发酵结束后经压滤机压滤分离发酵菌渣，再将发酵粗酶液通过超滤浓缩或喷雾干燥后得到纤维素酶产品。

无论采用哪一种方法生产纤维素酶，均需要将发酵过程中的固体残渣、微生物菌渣等除去，以制得发酵粗酶液，进而浓缩成纤维素酶产品。目前使用最广的工艺是通过板框过滤机进行固液分离，但大多情况下，都是直接将发酵粗酶液或是在发酵粗酶液中加入硅藻土、珍珠岩等助滤剂搅拌均匀后直接压入板框过滤机进行过滤，这样制得的酶液产品外观粗糙，较混浊，颜色深，对后续加工带来很大的不便。因此，寻找合适的改善纤维素酶产品质量的制造工艺十分必要。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进，提供一种操作简单易行，既可以改善纤维素酶产品的质量，又能够提高纤维素酶的产率，且适合于工业化大规模生产的微生物纤维素酶的制造方法。

本发明的制造方法包括以下步骤：

(1)采用微生物固体发酵或液体发酵方法生产纤维素酶粗酶液；

(2)在纤维素酶粗酶液中加入氯化钠，搅拌均匀进行预处理；

(3)将固液分离设备用助滤剂预填料；

(4)将预处理的纤维素酶粗酶液压入预填料后的固液分离设备进行过滤，收集滤液或上清液即为纤维素酶酶液；

(5)最后，把纤维素酶酶液浓缩或干燥处理后，制成所需活力的纤维素酶产品。

本发明所述的纤维素酶粗酶液是指用一定量的水、盐溶液或缓冲液浸提固体发酵曲样所制得的粗酶液。

本发明所述的纤维素酶粗酶液是指微生物液体发酵液。

本发明所述的微生物是指能发酵生产纤维素酶的微生物菌株，其所产的纤维素酶为胞外酶。

本发明加入1-15％的氯化钠。

本发明所述的助滤剂为0.1-1.5％的珍珠岩，或者硅藻土，或者观音土，或者其它助滤剂，亦可多种混合进行助滤剂填料。

本发明所述的固液分离设备为板框过滤机，或者离心机，或者其它固液分离设备。

本发明制得的纤维素酶产品为水剂，或者粉剂。

本发明的优点及有益效果：

本发明采用微生物发酵生产纤维素酶的制作方法，其特点在于先用1-15％的氯化钠对发酵粗酶液进行预处理后再进行板框过滤或离心分离发酵固体物，进而收集滤液或上清液为纤维素酶酶液。采用此方法，经过小试、中试和大规模生产试验，取得了很好的效果，过滤速度快，纤维素酶收率比不经过预处理的可提高5％以上，板框过滤机的使用效率较传统的工艺可提高20-35％。本发明通过合理的板框预填料原料的配比，提高了纤维素酶产品的清亮度，改善了产品的外观质量。

具体实施方式

实施例一：

(1)选用所产纤维素酶为胞外酶的微生物菌株进行固体发酵，将固体发酵曲样用清水或其它缓冲溶液进行浸提以制得纤维素酶发酵粗酶液；

(2)在纤维素酶粗酶液中加入1％的氯化钠，搅拌均匀进行预处理；

(3)将板框过滤机用0.1％的珍珠岩、硅藻土及观音土等助滤剂进行预填料；

(4)将预处理的纤维素酶粗酶液压入预填料后的板框过滤机进行过滤，收集滤液即为纤维素酶酶液；

(5)最后，把纤维素酶酶液浓缩、干燥处理后，制成所需活力的纤维素酶粉剂产品。

实施例二：

(1)选用所产纤维素酶为胞外酶的微生物菌株进行液体发酵，发酵液即为纤维素酶发酵粗酶液；

(2)在纤维素酶粗酶液中加入15％的氯化钠，搅拌均匀进行预处理；

(3)将板框过滤机用1.5％的珍珠岩、硅藻土及观音土等助滤剂进行预填料；

(4)将预处理的纤维素酶粗酶液压入预填料后的板框过滤机进行过滤，收集滤液即为纤维素酶酶液；

(5)最后，把纤维素酶酶液浓缩处理后，制成所需活力的纤维素酶水剂产品。

实施例三：

(1)选用所产纤维素酶为胞外酶的微生物菌株进行液体发酵，发酵液即为纤维素酶发酵粗酶液；

(2)在纤维素酶粗酶液中加入10％的氯化钠，搅拌均匀进行预处理；

(3)将预处理的纤维素酶粗酶液倒入离心机进行离心处理，收集上清液即为纤维素酶酶液；

(4)最后，把纤维素酶酶液浓缩处理后，制成所需活力的纤维素酶水剂产品。

其它实施例省略。

以下为其它实施例与原有技术的对比例：

对比例1：将未经氯化钠预处理的发酵粗酶液经过板框过滤机过滤，过滤完毕后拆开板框，取过滤菌渣等固体物一块，在同一部位分别取10g，依次加入质量浓度为0、3.3％、5.5％、8.5％、12％、15％的氯化钠溶液12ml，搅拌混匀后静置10分钟，采用高速离心机，转速为4000rpm/分钟，离心10分钟后收集上清液，测量上清液体积及酶活力，结果如下表：

质量浓度(％)	0	3.3	5.5	8.5	12	15
							上清液体积(ml)	4.5	6.5	9.2	11.1	12.5	13.5
酶活力(IU/ml)	191	179	212	204	203	195

对比例2：在其它条件不变的情况下，分别将未经氯化钠预处理的发酵粗酶液和经过氯化钠预处理的发酵粗酶液压入板框过滤机过滤，以压力上升至基本不出滤液时即终止过滤，计算每台板框所处理的发酵粗酶液体积分别为8吨、11吨。

对比例3：在其它条件不变的情况下，分别将未经氯化钠预处理的发酵粗酶液和经过氯化钠预处理的发酵粗酶液各8立方米压入板框过滤机过滤，当发酵粗酶液全部过滤完成时测量滤液体积，所得滤液体积分别为6.3立方米、6.8立方米。此种条件下，拆开板框后观察滤渣情况，未经氯化钠预处理的滤渣相对较干燥，成饼状，而经过氯化钠预处理的滤渣含水量很大，成稀泥状。各取10g样品，采用高速离心机，转速为4000rpm/分钟，离心10分钟后收集上清液，上清液体积分别为0.1ml、1.2ml。

对比例4：在其它条件不变的情况下，分别将发酵粗酶液压入用0.1-1.5％的珍珠岩、硅藻土助滤剂等预填料的板框过滤机过滤和用0.1-1.5％的珍珠岩、硅藻土助滤剂等及观音土等预填料的板框过滤机过滤，观察产品的外观质量，前者颜色深，有一定的混浊，而后者颜色较浅，清亮，透明度好，更适合用于后续的浓缩等精加工工序。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (8)

1.一种微生物纤维素酶的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)采用微生物固体发酵或液体发酵方法生产纤维素酶粗酶液；

(2)在纤维素酶粗酶液中加入氯化钠，搅拌均匀进行预处理；

(3)将固液分离设备用助滤剂预填料；

(4)将预处理的纤维素酶粗酶液压入预填料后的固液分离设备进行过滤，收集滤液或上清液即为纤维素酶酶液；

(5)最后，把纤维素酶酶液浓缩或干燥处理后，制成所需活力的纤维素酶产品。

2.根据权利要求1所述的微生物纤维素酶的制造方法，其特征在于所述的纤维素酶粗酶液是指用一定量的水、盐溶液或缓冲液浸提固体发酵曲样所制得的粗酶液

3.根据权利要求1所述的微生物纤维素酶的制造方法，其特征在于所述的纤维素酶粗酶液是指微生物液体发酵液。

4.根据权利要求1所述的微生物纤维素酶的制造方法，其特征在于所述的微生物是指能发酵生产纤维素酶的微生物菌株，其所产的纤维素酶为胞外酶。

5.根据权利要求1所述的微生物纤维素酶的制造方法，其特征在于加入1-15％的氯化钠。

6.根据权利要求1所述的微生物纤维素酶的制造方法，其特征在于所述的助滤剂为0.1-1.5％的珍珠岩，或者硅藻土，或者观音土，或者其它助滤剂，亦可多种混合进行助滤剂填料。

7.根据权利要求1所述的微生物纤维素酶的制造方法，其特征在于所述的固液分离设备为板框过滤机，或者离心机，或者其它固液分离设备。

8.根据权利要求1所述的微生物纤维素酶的制造方法，其特征在于制得的纤维素酶产品为水剂，或者粉剂。