发明内容
本发明的目的是提供一种利用微生物生产酸性蛋白酶的方法,开发了一种新发酵工艺,提高酸性蛋白酶的发酵酶活力,也提高了生产效率。
本发明提供的一种利用微生物生产酸性蛋白酶的方法,包括以下步骤:
S1,制备灭菌的固体培养基
盛放固体培养基所用曲盘的结构如下:包括一个底部设有若干透气孔的盘体,并且所述盘体的底部可拆卸的安装在所述盘体侧壁上,所述盘体内横向安装有透气承重网,所述透气承重网和所述盘体底部之间填充有第一纱布层,所述盘体上还覆盖有透气网盖;
将固体培养基盛装于盘体内的透气承重网之上,然后盖上透气网盖,连同固体培养基和曲盘一起灭菌,自然冷却至25~35℃时得到灭菌的固体培养基,备用;
S2,接种与发酵
打开所述透气网盖,将发酵菌的液体母种接种于灭菌的固体培养基中,并与固体培养基混匀,然后在固体培养基盖上灭菌的第二纱布层,最后盖上透气网盖,维持发酵室内的温度为28~32℃,发酵100~140h;发酵过程中每天补水;
发酵过程中待菌丝长满整个固体培养基表面时,喷施100mg/L的萘乙酸溶液,翻曲一次,使发酵物料蓬松;其中,每100平方厘米面积的固体培养基对应喷施萘乙酸溶液2~3ml;
S3,酸性蛋白酶的提取
发酵完毕后,将发酵物料中的酸性蛋白酶提取出,制成酶制剂产品。
优选的,上述的利用微生物生产酸性蛋白酶的方法中,所述固体培养基在所述透气承重网上盛装的厚度为2~4cm。
优选的,上述的利用微生物生产酸性蛋白酶的方法中,每天补水两次,每100平方厘米面积的培养基对应喷水50ml,并且每次补水时从透气网盖向下喷水25ml,从盘体底部向上喷水25ml。
优选的,上述的利用微生物生产酸性蛋白酶的方法中,所述盘体底部还安装有支撑柱,所述盘体下方设有接水盘,并且所述盘体放置在所述接水盘内,发酵过程中每天补水时,向所述接水盘内添加水,并使水的液面与第一纱布层接触。
优选的,上述的利用微生物生产酸性蛋白酶的方法中,所述支撑柱的高度为1~2cm,所述第一纱布层的厚度为2~5cm。
优选的,上述的利用微生物生产酸性蛋白酶的方法中,每次补水时,使所述接水盘内水的液面与所述第一纱布层的上表面保持齐平。
优选的,上述的利用微生物生产酸性蛋白酶的方法中,发酵过程中补无菌水的方式为维持发酵室内湿度为40~60%。
优选的,上述的利用微生物生产酸性蛋白酶的方法中,所述固体培养基由以下重量份的原料混合后制成:麸皮500份、豆粕200份、无机盐0.5份。
优选的,上述的利用微生物生产酸性蛋白酶的方法中,所述无机盐为磷酸氢二钾、磷酸二氢钾。
优选的,上述的利用微生物生产酸性蛋白酶的方法中,所述盘体的长80cm,宽50cm,深5cm。
与现有技术相比,本发明的一种利用微生物生产酸性蛋白酶的方法,具有以下有益效果:
1、传统固态发酵用曲盘是一个浅盘,底部不透气,发酵过程中热量无法及时散出,空气中的水分子也只能经由培养基上表面向下渗透至底部,渗透效率低,导致酶活力不高。本发明的方法通过改变传统的曲盘结构和液体发酵工艺,采用固体发酵方式来提高酶活力。盘体的上下部均透气透水,方便散热和补水,其中补水方式有三种,即“维持发酵室内湿度为40~60%”、“从透气网盖向下喷水,从盘体底部向上喷水”、“向所述接水盘内添加水”,其中第三种补水方式效果最好,且最节约设备资源,主要是因为第一纱布层和固体培养基都具有自吸水功能,可直接从接水盘内吸水,固体培养基上表面也可以补水。另外,我们待菌丝长满培养基时,喷施100mg/L的萘乙酸溶液,也可促进产酶,提高酶活力。
2、我们提供了原料种类简单的固体培养基配方“麸皮500份、豆粕200份、无机盐0.5份”,简化了工艺。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法,通常按照常规条件操作,未注明的实验材料来源均为市售,由于不涉及发明点,故不对其步骤进行详细描述。如未特别指明,则反应在室温下进行。
本发明提供了一种利用微生物生产酸性蛋白酶的方法,包括以下步骤:
S1,制备灭菌的固体培养基
盛放固体培养基所用曲盘的结构如下:包括一个底部设有若干透气孔的盘体1,并且所述盘体1的底部可拆卸的安装在所述盘体1侧壁上,所述盘体1内横向安装有透气承重网2,所述透气承重网2和所述盘体1底部之间填充有第一纱布层3,所述盘体1上还覆盖有透气网盖4;
将固体培养基盛装于盘体1内的透气承重网2之上,然后盖上透气网盖4,连同固体培养基和曲盘一起灭菌,自然冷却至25~35℃时得到灭菌的固体培养基,备用;
S2,接种与发酵
在无菌发酵室中,打开所述透气网盖4,将发酵菌的液体母种接种于灭菌的固体培养基中,并与固体培养基混匀,然后在固体培养基盖上灭菌的第二纱布层5,最后盖上透气网盖4,维持发酵室内的温度为28~32℃,发酵100~140h;发酵过程中每天补水;
发酵过程中待菌丝长满整个固体培养基表面时,喷施100mg/L的萘乙酸溶液,翻曲一次,使发酵物料蓬松;其中,每100平方厘米面积的培养基对应喷施萘乙酸溶液2~3ml;
S3,酸性蛋白酶的提取
发酵完毕后,将发酵物料中的酸性蛋白酶提取出,制成酶制剂产品。
优选的,本发明提供了一种利用微生物生产酸性蛋白酶的方法,包括以下实施例。
实施例1
一种利用微生物生产酸性蛋白酶的方法,包括以下步骤:
S1,制备灭菌的固体培养基
盛放固体培养基所用曲盘的结构如图1所示,包括一个底部设有若干透气孔的盘体1,并且所述盘体1的底部可拆卸的螺接在所述盘体1侧壁上,所述盘体1内横向安装有透气承重网2,所述透气承重网2和所述盘体1底部之间填充有第一纱布层3,所述第一纱布层3以层叠的方式铺设,并且第一纱布层3的上表面与透气承重网2接触,下表面与盘体1底部接触,所述盘体1上还覆盖有透气网盖4;
将固体培养基(图1中小圆圈表示固体培养基)盛装于盘体1内的透气承重网2之上,所述固体培养基在所述透气承重网2上盛装的厚度为2cm,然后盖上透气网盖4,连同固体培养基和曲盘一起121℃高压灭菌,自然冷却至25~35℃时得到灭菌的固体培养基,备用;其中,所述固体培养基由以下重量份的原料混合后制成:玉米粉6份、豆饼粉4份、玉米浆0.6份、氯化铵1.0份,氯化钙0.5份、磷酸氢二钠0.2份、无菌水9份,(参考浅谈酸性蛋白酶,华中农业大学,毕业论文设计;537酸性蛋白酶菌种选育及发酵研究报告,江苏发酵,1978(01));
S2,接种与发酵
打开透气网盖4,将发酵菌的液体母种接种于灭菌的固体培养基中,并与固体培养基混匀,然后在固体培养基盖上灭菌的第二纱布层5,最后盖上透气网盖4,维持发酵室内的温度为28~30℃,发酵100h;发酵过程中每天补水;
在实施例1中,所述盘体1的长80cm,宽50cm,深5cm,每天补水两次,每次补水时从透气网盖4向下(从透气网盖至培养基的方向)喷无菌水100ml,从盘体1底部向上(从盘体1底部至培养基的方向)喷无菌水100ml;
发酵过程中待菌丝长满整个固体培养基表面时,喷施100mg/L的萘乙酸溶液一次,翻曲一次,使发酵物料蓬松;其中,每100平方厘米面积的固体培养基对应喷施萘乙酸溶液3ml;
需要说明的是,实施例1中所用液体母种是由537酸性蛋白酶菌种按照常规扩大培养方法制成的液体菌种(可参考论文《浅谈酸性蛋白酶》,华中农业大学,毕业论文设计;537酸性蛋白酶菌种选育及发酵研究报告,江苏发酵,1978(01)),接种量为10g/kg固体培养基;
S3,酸性蛋白酶的提取
发酵完毕后,将发酵物料中的酸性蛋白酶提取出,制成酶制剂产品。
在实施例1中发酵结束后,发酵物料的酶活力达55558.7U/g。
实施例2
一种利用微生物生产酸性蛋白酶的方法,包括以下步骤:
S1,制备灭菌的固体培养基
S1步骤同时实例1;
S2,接种与发酵
打开透气网盖4,将发酵菌的液体母种接种于灭菌的固体培养基中,并与固体培养基混匀,然后在固体培养基盖上灭菌的第二纱布层5,最后盖上透气网盖4,维持发酵室内的温度为28~30℃,发酵140h;发酵过程中每天补水;
在实施例2中,发酵过程中补水的方式为维持发酵室内湿度为40~60%;
发酵过程中待菌丝长满整个固体培养基表面时,喷施100mg/L的萘乙酸溶液一次,翻曲一次,使发酵物料蓬松;其中,每100平方厘米面积的培养基对应喷施萘乙酸溶液2ml;
需要说明的是,实施例2中所用液体母种与实施例1相同,接种量为10g/kg固体培养基。
S3,酸性蛋白酶的提取
发酵完毕后,将发酵物料中的酸性蛋白酶提取出,制成酶制剂产品。
在实施例2中发酵结束后,发酵物料的酶活力达56415.4U/g。
实施例3
一种利用微生物生产酸性蛋白酶的方法,包括以下步骤:
S1,制备灭菌的固体培养基
盛放固体培养基所用曲盘的结构如图1所示,包括一个底部设有若干透气孔的盘体1,并且所述盘体1的底部可拆卸的螺接在所述盘体1侧壁上,所述盘体1内横向安装有透气承重网2,所述透气承重网2和所述盘体1底部之间填充有第一纱布层3,所述第一纱布层3以层叠的方式铺设,并且第一纱布层3的上表面与透气承重网2接触,下表面与盘体1底部接触,所述盘体1上还覆盖有透气网盖4;所述盘体1底部还安装有支撑柱6,所述盘体1下方设有接水盘7,并且所述盘体1放置在所述接水盘7上;
将固体培养基(图1中小圆圈表示固体培养基)盛装于盘体1内的透气承重网2之上,所述固体培养基在所述透气承重网2上盛装的厚度为3cm,然后盖上透气网盖4,连同固体培养基和曲盘一起121℃高压灭菌,自然冷却至25~35℃时得到灭菌的固体培养基,备用;
S2,接种与发酵
打开透气网盖4,将发酵菌的液体母种接种于灭菌的固体培养基中,并与固体培养基混匀,然后在固体培养基盖上灭菌的第二纱布层5,最后盖上透气网盖4,维持发酵室内的温度为28~30℃,发酵100h;发酵过程中每天补水;
发酵过程中每天补水时,向所述接水盘7内添加无菌水,并使无菌水的液面与第一纱布层3接触;
待菌丝长满整个固体培养基表面时,喷施100mg/L的萘乙酸溶液一次,翻曲一次,使发酵物料蓬松;其中,每100平方厘米面积的培养基对应喷施萘乙酸溶液3ml;
需要说明的是,实施例3中所用液体母种和固体培养基与实施例1相同,接种量为10g/kg固体培养基。
S3,酸性蛋白酶的提取
发酵完毕后,将发酵物料中的酸性蛋白酶提取出,制成酶制剂产品。
在实施例3中发酵结束后,发酵物料的酶活力达58524.6U/g。
实施例4
一种利用微生物生产酸性蛋白酶的方法,包括以下步骤:
S1,制备灭菌的固体培养基
S1步骤同时实例3;
S2,接种与发酵
S2步骤同时实例3;区别在于每次补水时,使所述接水盘7内无菌水的液面与所述第一纱布层3的上表面保持齐平;
S3,酸性蛋白酶的提取
发酵完毕后,将发酵物料中的酸性蛋白酶提取出,制成酶制剂产品。
在实施例4中发酵结束后,发酵物料的酶活力达60241.3U/g。
实施例5
S1,制备灭菌的固体培养基
S1步骤同时实例3;
S2,接种与发酵
S2步骤同时实例3;区别在于每次补水时,使所述接水盘7内无菌水的液面与所述第一纱布层3的上表面保持齐平;且每100平方厘米面积的培养基对应喷水25ml,每次补水时从透气网盖4向下(从透气网盖至培养基的方向)喷水25ml,每天喷水一次;
S3,酸性蛋白酶的提取
发酵完毕后,将发酵物料中的酸性蛋白酶提取出,制成酶制剂产品。
在实施例5中发酵结束后,发酵物料的酶活力达62314.0U/g。
实施例6
一种利用微生物生产酸性蛋白酶的方法,包括以下步骤:
S1,制备灭菌的固体培养基
S1步骤同时实例3,区别在于所述固体培养基由以下重量份的原料混合后制成:麸皮500份、豆粕200份、无机盐0.5份;所述无机盐为磷酸氢二钾(无机盐为磷酸二氢钾与磷酸氢二钾的效果基本相同,为了防止赘述,本发明实施例仅描述了磷酸氢二钾);
S2,接种与发酵
打开透气网盖4,将发酵菌的液体母种接种于灭菌的固体培养基中,并与固体培养基混匀,然后在固体培养基盖上灭菌的第二纱布层5,最后盖上透气网盖4,维持发酵室内的温度为30~32℃,发酵100h;发酵过程中每天补水;
发酵过程中每天补水时,向所述接水盘7内盛装无菌水,并使无菌水与第一纱布层3接触;每次补水时,使所述接水盘7内无菌水的液面与所述第一纱布层3的上表面保持齐平;
待菌丝长满整个固体培养基表面时,喷施100mg/L的萘乙酸溶液一次,翻曲一次,使发酵物料蓬松;其中,每100平方厘米面积的培养基对应喷施萘乙酸溶液3ml;
需要说明的是,实施例6中所用液体母种是由高酸性蛋白酶华根酶CGMCCNo.8589按照常规扩大培养方法制成的液体菌种(可参考专利CN 103805520B),接种量为10g/kg固体培养基。
S3,酸性蛋白酶的提取
发酵完毕后,将发酵物料中的酸性蛋白酶提取出,制成酶制剂产品。
在实施例6中发酵结束后,发酵物料的酶活力达3012.5U/g。
另外,我们分别采用“每天补水两次,每100平方厘米面积的培养基对应喷水50ml,每次补水时从透气网盖4向下喷水25ml,从盘体1底部向上喷水25ml”和“发酵过程中补无菌水的方式为维持发酵室内湿度为40~60%”的补水方式参照实施例6的方式进行发酵,最终发酵物料的酶活力分别为3435.4U/g和2512.8U/g。
为了探究萘乙酸溶液的效果,我们进行了对比实验,对比实验组的发酵工艺与实施例6基本相同,区别在于不喷施萘乙酸溶液,结果最后发酵物料的酶活力为2078.3U/g。
需要说明的是,上述实施例中,为了便于使第一纱布层3与接水盘7接触,所述支撑柱6的高度为1~2cm,所述第一纱布层3的厚度为2~5cm。
需要说明的是,上述实施例中,“酸性蛋白酶的提取”时,先将发酵结束后的发酵物溶于水中,充分搅拌,根据对酸性蛋白酶纯度的需求回收液体中的酸性蛋白酶。如果对酸性蛋白酶的纯度要求不高,则可直接利用发酵物,比如直接将发酵物用于酒精发酵。
需要说明的是,本发明中涉及数值范围时,应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用,由于采用的步骤方法与实施例相同,为了防止赘述,本发明描述了优选的实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。