CN107805635A - 一种利用苹果渣固态发酵制备β‑甘露聚糖酶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用苹果渣固态发酵制备β‑甘露聚糖酶的方法，采用苹果渣为原料，经挤压膨化、酸解，提取苹果渣粗纤维作为部分碳源，利用纤维素对黑曲霉分泌β‑甘露聚糖酶的良好诱导作用，促进发酵过程菌体的生长，同时加入富含甘露聚糖的魔芋精粉，以诱导产生更多的β‑甘露聚糖酶，在短时间内制备得到大量β‑甘露聚糖酶，且酶活力保持较高水平，不仅有利于提高苹果渣的综合利用水平，同时大幅度降低了β‑甘露聚糖酶的生产成本，作为饲料添加剂使用，可显著提高日粮能量利用率，提高经济效益。

Description

一种利用苹果渣固态发酵制备β-甘露聚糖酶的方法
技术领域
本发明涉及微生物发酵技术领域，具体涉及一种利用苹果渣固态发酵制备β-甘露聚糖酶的方法。
背景技术
甘露聚糖是大豆和玉米等饲料中普遍存在的抗营养因子，可增加食糜粘度，影响营养成分的消化和吸收。β-甘露聚糖酶水解含有β-1,4-D-甘露糖苷键的内切酶、甘露聚糖、葡甘露聚糖、半乳甘露聚糖以及半乳葡甘露聚糖中的β-1,4-甘露糖苷键，可将植物胶水解成由2~10个单糖分子构成的甘露低聚糖；可用作双歧杆菌促生长因子和降解动物饲料中的抗营养因子。
添加β-甘露聚糖酶可以降解饲料中含有的β-甘露聚糖，从而降低食糜在动物消化道中的黏稠度，提高肠道对营养物质的消化吸收，提高饲料的消化利用率，减轻畜禽排泄物对环境的污染。
β-甘露聚糖酶广泛用于动物饲料、纸浆生物漂白、油井的破胶和功能性甘露低聚糖的生产。自然界中能分泌β-甘露聚糖酶的微生物很多，包括细菌中的芽孢杆菌、假单胞菌、弧菌和真菌中的曲霉、木霉、青霉及放线菌中的链霉菌等。其中，曲霉属中的黑曲霉(Aspergillus niger)因其公认的安全性成为潜在的食品、饲料用酶的生产菌株之一。
发明内容
本发明提供了一种利用苹果渣固态发酵制备β-甘露聚糖酶的方法，提高β-甘露聚糖酶的发酵产量，降低饲料用酶制剂的生产成本。
本发明采用以下技术方案：
一种利用苹果渣固态发酵制备β-甘露聚糖酶的方法，包括以下步骤：
（1）原料预处理：
将8-16份新鲜的魔芋洗净、切片，120 ℃条件下烘干，经植物粉碎机粉碎后，过 100 目筛制得魔芋精粉，备用；
将40-55份苹果渣粉碎过30-50目筛，按照5:2-3的体积比加入适量水，混匀后静置40-50min，进行挤压膨化处理，备用；
（2）苹果渣粗纤维提取：
按照1:10-16的体积比，将苹果渣加入蒸馏水中，用HCl调节pH至2.0-2.5，置于85-90℃水浴锅中，保温搅拌55-70min，然后置于超声波细胞粉碎机中经超声处理后，趁热过滤，挤压脱水后，55-65℃下进行干燥处理，干燥后粉碎过60目筛，得到苹果渣粗纤维；
（3）固态培养基的制备：
将上述预处理后魔芋精粉、苹果渣粗纤维与18-32份麸皮为碳源，以碳源质量计，加入质量分数1.5-2%的(NH4)2SO4，质量分数0.2-0.3%的KH2PO4，质量分数0.4-0.6%的MgSO4·7H2O，质量分数 0.3-0.5%的CaCl2，加入适量水使其含水量在50-55%， 121℃灭菌20min；
（4）固态发酵：
将黑曲霉菌种在PDA培养基上进行培养后，加入一定量的无菌水，制成孢子悬浮液，接入上述固态培养基中，于28-32℃培养42-55h，发酵结束后，于40-50℃干燥20-25h，过60目筛，即得。
其中，所述步骤（2）超声处理条件为超声功率80-200W，时间15-20min。
其中，所述步骤（4）黑曲霉孢子悬浮液中孢子含量在1.0-2.0×107cfu/mL。
其中，所述黑曲霉孢子悬浮液的接种量为0.02-0.03ml/g培养基干料。
本发明有益效果如下：
本发明中采用苹果渣为原料，经挤压膨化、酸解，提取苹果渣粗纤维作为部分碳源，利用纤维素对黑曲霉分泌 β-甘露聚糖酶的良好诱导作用，促进发酵过程菌体的生长，同时加入富含甘露聚糖的魔芋精粉，以诱导产生更多的 β-甘露聚糖酶，在短时间内制备得到大量β-甘露聚糖酶，且酶活力保持较高水平，不仅有利于提高苹果渣的综合利用水平，同时大幅度降低了β-甘露聚糖酶的生产成本，作为饲料添加剂使用，可显著提高日粮能量利用率，提高经济效益。
具体实施方式
一种利用苹果渣固态发酵制备β-甘露聚糖酶的方法，包括以下步骤：
（1）原料预处理：
将16份新鲜的魔芋洗净、切片，120℃条件下烘干，经植物粉碎机粉碎后，过80目筛制得魔芋精粉，备用；
将55份苹果渣粉碎过40目筛，按照5:3的体积比加入适量水，混匀后静置50min，进行挤压膨化处理，备用；
（2）苹果渣粗纤维提取：
按照1:15的体积比，将苹果渣加入蒸馏水中，用HCl调节pH至2.4，置于86℃水浴锅中，保温搅拌60min，然后置于超声波细胞粉碎机中，超声功率100W，处理15min，趁热过滤，挤压脱水后，60℃下进行干燥处理，干燥后粉碎过60目筛，得到苹果渣粗纤维；
（3）固态培养基的制备：
将上述预处理后魔芋精粉、苹果渣粗纤维与25份麸皮为碳源，以碳源质量计，加入质量分数2%的(NH4)2SO4，质量分数0.25%的KH2PO4，质量分数0.5%的MgSO4·7H2O，质量分数 0.4%的CaCl2，加入适量水使其含水量在55%， 121℃灭菌20min；
（4）固态发酵：
将黑曲霉菌种在PDA培养基上进行培养后，加入一定量的无菌水，制成孢子含量在-2.0×107cfu/mL的悬浮液，接入上述固态培养基中，于30℃培养50h，发酵结束后，于45℃干燥24h，过60目筛，即得。
其中，所述黑曲霉孢子悬浮液的接种量为0.025ml/g培养基干料。

Claims (4)

1.一种利用苹果渣固态发酵制备β-甘露聚糖酶的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）原料预处理：
将8-16份新鲜的魔芋洗净、切片，120 ℃条件下烘干，经植物粉碎机粉碎后，过 100 目筛制得魔芋精粉，备用；
将40-55份苹果渣粉碎过30-50目筛，按照5:2-3的体积比加入适量水，混匀后静置40-50min，进行挤压膨化处理，备用；
（2）苹果渣粗纤维提取：
按照1:10-16的体积比，将苹果渣加入蒸馏水中，用HCl调节pH至2.0-2.5，置于85-90℃水浴锅中，保温搅拌55-70min，然后置于超声波细胞粉碎机中经超声处理后，趁热过滤，挤压脱水后，55-65℃下进行干燥处理，干燥后粉碎过60目筛，得到苹果渣粗纤维；
（3）固态培养基的制备：
将上述预处理后魔芋精粉、苹果渣粗纤维与18-32份麸皮为碳源，以碳源质量计，加入质量分数1.5-2%的(NH4)2SO4，质量分数0.2-0.3%的KH2PO4，质量分数0.4-0.6%的MgSO4·7H2O，质量分数 0.3-0.5%的CaCl2，加入适量水使其含水量在50-55%， 121℃灭菌20min；
（4）固态发酵：
将黑曲霉菌种在PDA培养基上进行培养后，加入一定量的无菌水，制成孢子悬浮液，接入上述固态培养基中，于28-32℃培养42-55h，发酵结束后，于40-50℃干燥20-25h，过60目筛，即得。
2.根据权利要求1所述的一种利用苹果渣固态发酵制备β-甘露聚糖酶的方法，其特征在于，所述步骤（2）超声处理条件为超声功率80-200W，时间15-20min。
3.根据权利要求1所述的一种利用苹果渣固态发酵制备β-甘露聚糖酶的方法，其特征在于，所述步骤（4）黑曲霉孢子悬浮液中孢子含量在1.0-2.0×107cfu/mL。
4.根据权利要求3所述的一种利用苹果渣固态发酵制备β-甘露聚糖酶的方法，其特征在于，所述黑曲霉孢子悬浮液的接种量为0.02-0.03ml/g培养基干料。
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