CN115261356A

CN115261356A - 一种粘土类发酵生产植酸酶增产剂及其制备方法

Info

Publication number: CN115261356A
Application number: CN202210882829.3A
Authority: CN
Inventors: 张有连; 俞铁明; 张怀婷; 江涛
Original assignee: ZHEJIANG CHANGAN RENHENG TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: ZHEJIANG CHANGAN RENHENG TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2022-11-01

Abstract

本发明公开了一种粘土类发酵生产植酸酶增产剂及其制备方法，所述增产剂由以下方法制备：1)将粘土加水制备成高浓浆料，浓度5‑20％，加入NaOH，调节pH到11‑14，温度提升到40‑80℃，保温24‑48小时，得到浆料A；2)将步骤1)得到的浆料A脱水，得到滤饼，加水分散到浓度3‑10％，加入有机酸调整pH到7‑8，得到浆料B；3)在步骤2)得到的浆料干燥、粉碎，得到发酵增产剂。本发明提供的增产剂为微生物发酵提供生长点，微生物可附着在上面生长，改善微生物的培养环境，有利于提高培养基中产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。

Description

一种粘土类发酵生产植酸酶增产剂及其制备方法

技术领域

本发明属于微生物发酵生产植酸酶领域，涉及一种增产剂，更具体的，本发明涉及粘土类发酵生产植酸酶增产剂及其制备方法。

背景技术

植酸以及植酸盐是许多动物饲料如谷物或豆类中常见组分，并且是这些饲料中总磷酸盐含量的重要组成部分，然而许多家畜不能有效的消化植酸，从而不能吸收磷酸盐。因此，需要添加其他形式的磷酸盐，比如磷酸岩或磷酸钙，以提供这中关键营养酸。

植酸酶(phytase)是催化植酸和植酸盐水解成肌醇和磷酸(或盐)的一类酶的总称，在动物饲料中加入植酸酶可以减少无机磷酸盐的添加，增加动物对磷酸岩、蛋白质和矿物质的吸收，并减少农业径流中的磷酸盐污染，同样，相对于具有较低植酸酶浓度的相同日粮，在含足够水平的磷酸盐的日粮中添加可以高剂量的植酸酶可以增加牲畜的生长和产量。

1907年Suzuki等人从米糠中发现植酸酶.第一个纯化的植酸酶来源于麸皮。随后的研究表明：植物、动物组织以及微生物(细菌、酵母和霉菌等)都可以产生植酸酶，由于植酸酶来源广，分类复杂，根据其来源可分为三类：植物植酸酶、动物植酸酶和微生物植酸酶。

植物植酸酶，植酸酶最早是在植物中发现的，它广泛存在于多种植物的种子和花粉中；

动物植酸酶，主要存在于哺乳动物小肠及脊椎动物的红血球和血浆原生质中；

微生物植酸酶，自然界中很多种微生物都产植酸酶，尤其是曲霉属微生物(如黑曲霉、无花果曲霉等，一直被认为是微生物植酸酶主要产生菌而被大量研究。

植酸酶发酵有固体发酵法和液体培养基，其中，固体发酵法是以麸皮、玉米淀粉、黄豆饼粉等农产品或加工废弃物为主要原料，拌入种曲后，摊成薄层(约1cm)，发酵。

当然，后续也有很多植酸酶发酵的报道及研究，如下：

汪某公开了发酵法制取植酸酶的方法，其中发酵采用的是斜面试管培养基配方：3％蔗糖、0.2％硝酸钠、0.05％硫酸镁、0.001％硫酸亚铁、0.1％磷酸氢二钠、1.8％琼脂，加水至1000mL，pH值自然(汪财生等，发酵法制取植酸酶的研究，亚热带农业研究，2006年5月底2卷第2期，58-60)

王某揭示了以麸皮为基奉原料，对黑曲霉TW012产酸性植酸酶的固态发酵条件进行优化，并考查了不同氮源对酸性植酸酶的活力的影响，所述氮源包括：硫酸铵、硝酸钠、硝酸铵、尿素、牛肉膏(王陶等，正交法优化酸性植酸哺固态发酵工艺，食品科学、生物工程，2010年，第31卷第17期，286-289)

发明人发现，在发酵过程中添加改进的硅酸盐类粘土对植酸酶发酵有增产作用。

发明内容

本发明提供一种粘土类发酵生产植酸酶增产剂及其制备方法。

本发明产品提供一种微生物发酵载体，微生物可附着在上面生长。

本申请还提供了粘土类发酵生产植酸酶增产剂，其由以下方法制备：

1)将粘土加水制备成高浓浆料，浓度5-20％，加入NaOH，调节pH到11-14，温度提升到40-80℃，保温24-48小时，得到浆料A；

2)将步骤1)得到的浆料A脱水，得到滤饼，加水分散到浓度3-10％，加入有机酸调整pH到7-8，得到浆料B；

3)在步骤2)得到的浆料干燥、粉碎，得到发酵增产剂。

上述方法中：

所述步骤1)中：

所述粘土为硅酸盐类粘土，具体为硅藻土、膨润土、绿脱石、硅酸镁铝或凹凸棒；

浓度5-18％，优选为5-8％；

调节pH到11.5-13.5，优选为12.5-13.5。

所述步骤2)中的有机酸为柠檬酸、乳酸或乙酸。

本申请还提供了上述增产剂的使用方法，是添加到发酵罐中，添加量为2-3g/L。

本发明提供的增产剂具有以下优点：

1、本发明提供的增产剂，以硅酸盐类粘土为基体，进行多孔化，提高其比表面积：利用碱性条件，溶解出硅酸类粘土中的部分硅类成分，提高粘土的空隙率、比表面积和吸附性能。加入有机酸，调整产品为中性，并在植酸酶生产过程提供营养。

2、本发明提供的增产剂具有以下性能：所述增产剂为微生物发酵提供生长点，微生物可附着在上面生长，改善微生物的培养环境，有利于提高培养基中产物的浓度，以提高单位容积发酵罐的生产能力。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：粘土类发酵生产植酸酶增产剂

1)将膨润土加水制备成高浓浆料，浓度8％；加入NaOH，调节pH到13.5，温度提升到50℃，保温36小时，得到浆料A。

2)将步骤1)得到的浆料A经过脱水，得到滤饼；将滤饼重新加水分散到浓度7％，加入柠檬酸，得到pH为7的浆料B；

3)将步骤2)得到的浆料B干燥、粉碎，得到增产剂。

实施例2：粘土类发酵生产植酸酶增产剂

1)将硅藻土加水制备成高浓浆料，浓度12％；加入NaOH，调节pH到12.5，温度提升到70℃，保温36小时，得到浆料A；

2)将步骤1)得到的浆料A经过脱水，得到滤饼；将滤饼重新加水分散到浓度为7％，加入柠檬酸，得到pH为7的浆料B；

3)将步骤2)得到的浆料B干燥、粉碎，得到增产剂。

实施例3：粘土类发酵生产植酸酶增产剂

1)将绿脱石加水制备成高浓浆料，浓度18％，加入NaOH，调节pH到13，温度提升到60℃，保温48小时，得到浆料A；

2)将步骤1)得到的浆料A经过脱水，得到滤饼；将滤饼重新加水分散到浓度5％，加入柠檬酸，得到pH为7的浆料B；

3)将步骤2)得到的浆料B干燥、粉碎，得到增产剂。

实施例4：粘土类发酵生产植酸酶增产剂

1)将硅酸镁铝加水制备成高浓浆料，浓度5％；加入NaOH，调节pH到12.5，温度提升到70℃，保温48小时，得到浆料A；

2)将步骤1)得到的浆料A经过脱水，得到滤饼；将滤饼重新加水分散到浓度3％，加入乳酸，得到pH为7.5的浆料B；

3)将步骤2)得到的浆料B干燥、粉碎，得到增产剂。

实施例5：粘土类发酵生产植酸酶增产剂

1)将凹凸棒石加水制备成高浓浆料，浓度15％；加入NaOH，调节pH到11.5，温度提升到60℃，保温48小时，得到浆料A；

2)将步骤1)得到的浆料A经过脱水，得到滤饼；将滤饼重新加水分散到浓度10％，加入乙酸，得到pH为7的浆料B；

3)将步骤2)得到的浆料B干燥、粉碎，得到增产剂。

实施例1：比表面积的比较

1、实施例1-5提供的增产剂，对比例1为未经处理的膨润土。

2、计算方法：

比表面积是指单位质量物料所具有的总面积

3、考察结果：见表1

表1：比表面积比较结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比例1
							BET比表面积(m<sup>2</sup>/g)	36.78	34.98	35.35	40.23	35.23	32.83

结果显示：经过本发明方法处理的增产剂比表面积会增加。

实验例2：考察发酵增产剂在植酸酶发酵工艺中的效果

1、实验方法：

以黑曲霉源基因工程菌为菌种。菌种购自湖北大学生物工程研究室。按照下面方法进行培养：

1)一级液体培养：将菌种接入种子培养基，35℃摇床培养40小时，进行一级液体培养。

2)发酵罐发酵：以8％的接种量将一级培养的菌种接种于发酵培养基(具体见表2)，35℃培养72小时，进行液体深层发酵培养。

表2：发酵培养基组成

柠檬酸钾	2g/L
		硫酸钙	1.2g/L
KH<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>	45g/L
		硫酸铵	5g/L
硫酸钾	15g/L
		硫酸镁	12g/L
葡萄糖	6g/L

3)植酸酶的分离纯化：取发酵后的培养液在4℃，4000r/min离心20min，取上清液，分别加入固体硫酸铵，使硫酸铵饱和度分别为20％～90％，对植酸酶进行沉淀。沉淀重新溶解在乙酸缓冲液中，对蒸馏水透析脱盐。

2、检测指标：

酶活性：样品在植酸钠浓度为5.0mmol/L，温度37℃，pH值5.50的条件下，每分钟从植酸钠释放1μmol无机磷，即为一个植酸酶活性单位，以U表示。

3、将实施例1-5提供的增产剂添加到发酵罐，其用量见表2，对比例1，没有添加任何物质，对比例2添加没有处理的膨润土，用量为2g/L。

4、实验结果：见表3

表3：发酵生产植酸酶结果

实验结果：从产率上，实施例1-5提高了16-25％；酶活上，较对比例1增加了60-90U/g。

结果表明，本发明提供的增产剂能够提高植酸酶的生物活性和产率。

最后，以上公布的仅是本发明的具体实施例。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种硅酸盐类粘土增产剂，应用于生产植酸酶及其使用方法，其特征在于，由以下方法制备：

3)在步骤2)得到的浆料干燥、粉碎，得到发酵增产剂。

2.根据权利要求1所述的硅酸盐类粘土增产剂，其特征在于，步骤1)中：所述粘土为硅酸盐类粘土，具体为硅藻土、膨润土、绿脱石、硅酸镁铝或凹凸棒。

3.根据权利要求1所述的硅酸盐类粘土增产剂，其特征在于，步骤1)中：浓度5-18％。

4.根据权利要求3所述的硅酸盐类粘土增产剂，其特征在于，步骤1)中：浓度为5-8％。

5.根据权利要求1所述的硅酸盐类粘土增产剂，其特征在于，步骤1)中，调节pH到11.5-13.5。

6.根据权利要求5所述的硅酸盐类粘土增产剂，其特征在于，步骤1)中：调节pH到12.5-13.5。

7.根据权利要求1所述的硅酸盐类粘土增产剂，其特征在于，所述步骤2)中的有机酸为柠檬酸、乳酸或乙酸。

8.一种权利要求1-7任一项所述的硅酸盐类粘土增产剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

3)在步骤2)得到的浆料干燥、粉碎，得到发酵增产剂。

9.权利要求1-7任一项所述的硅酸盐类粘土增产剂的使用方法，是添加到发酵罐中。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，添加量为2-3g/L。