CN1298847C - 电场强化的固态发酵生产纤维素酶方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于生物酶制备技术领域的一种电场强化的固态发酵生产纤维素酶方法。以稻壳、甘蔗渣或秸秆粉等木质纤维素原料、麸皮为固态发酵基质，在固态发酵基质中加入配制的无机盐水溶液，接入纤维素酶产生菌，采用电场强化发酵过程，电场的施加改善了纤维素酶的固态发酵过程，并使基质利用率显著提高，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于生物酶制备技术领域，特别涉及一种电场强化的固态发酵生产纤维素酶方法。
背景技术
纤维素酶是降解纤维素的一类酶的总称。目前纤维素酶的应用已扩展到医药、纺织、日用化工、造纸、食品发酵、工业洗涤、烟草、石油开采、废水处理及饲料等各个领域，应用前景十分广阔。
纤维素酶有固态发酵和深层液体发酵两种生产方法。与深层液体发酵相比，固态发酵模拟了微生物生长的自然环境，更适宜于微生物的生长、繁殖与代谢，同时固态发酵还具有无废水排放、生产效率高、设备投资少、能耗低、生产成本低等特点。然而，由于固态发酵过程是复杂的多相传递与反应过程的耦合，且适宜微生物生长的环境与强化通风、散热手段之间存在着一定的矛盾，因此导致传统的固态发酵存在着发酵工艺落后、底物利用率低、易染菌以及其中传质、传热困难等问题，这些问题在工业化规模生产中一直未能得到很好的解决，因此这在很大程度上制约了固态发酵技术的发展，同时也制约了适于固态发酵的产品的开发及生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种电场强化的固态发酵生产纤维素酶方法，其特征在于：以稻壳、甘蔗渣或秸秆粉等木质纤维素原料、麸皮为固态发酵基质，加入配制的无机盐水溶液，固态发酵基质中木质纤维素原料和麸皮的质量比为(0.05-50)∶1，无机盐水溶液是1-50g的(NH4)2SO4、1-30g的KH2PO4、0.1-10g的CaCl2和0.1-10g的MgSO4溶于500-5000mL蒸馏水中配制而成，固态发酵基质和无机盐水溶液的质量比为(0.1-10)∶1，接入5-20％(指相对于发酵基质的种子液质量百分比)的纤维素酶产生菌，采用电场强化发酵过程，电场强度为0-20kv/cm，电场方向的变化频率为0-250Hz，施加电场的时间为发酵全过程，或间隔施加。
所述的纤维素酶产生菌为木霉(Trichoderma)、青霉(Penicillum)、曲霉(Aspergillus)或根霉(Rhizopus)。
本发明的有益效果是克服现有固态发酵生产纤维素酶工艺中，发酵基质不均匀、传质、传热困难，基质利用率低等缺点，本发明提供的电场强化的固态发酵生产纤维素酶方法改善了纤维素酶的固态发酵过程，提高发酵基质利用率，应用前景广阔。
具体实施方式
本发明提供一种电场强化的固态发酵生产纤维素酶方法。以稻壳、甘蔗渣或秸秆粉等木质纤维素原料、麸皮为固态发酵基质，加入配制的无机盐水溶液，固态发酵基质中木质纤维素原料和麸皮的质量比为(0.05-50)∶1，无机盐水溶液是1-50g的(NH4)2SO4、1-30g的KH2PO4、0.1-10g的CaCl2和0.1-10g的MgSO4溶于500-5000mL蒸馏水中配制而成，固态发酵基质和无机盐水溶液的质量比(0.1-10)∶1，菌种为纤维素酶产生菌，采用电场强化发酵过程，电场强度为0-20kv/cm，电场方向的变化频率为0-250Hz，施加电场的时间为发酵全过程，或间隔施加。
上述的纤维素酶产生菌为木霉(Trichoderma)、青霉(Penicillum)、曲霉(Aspergillus)或根霉(Rhizopus)等。
下面举例对本发明予以进一步说明。
实施例1
本发明按以下步骤实现电场强化的固态发酵生产纤维素酶方法，具体步骤如下：
按无菌操作将固态发酵基质与无机盐水溶液混合后，接入10％(指相对于发酵基质的种子液质量百分比)绿色木霉(Trichoderma sp.3.2942)菌种，并插入已灭菌的电极板，其固态发酵基质组成为：30％稻壳，70％麸皮；无机盐水溶液中按质量百分比浓度包括1％(NH4)2SO4、0.3％KH2PO4、0.5％MgSO4和0.5％CaCl2，发酵基质与无机盐水溶液的质量比为1∶2，pH自然；
在发酵过程的前48小时加入稳定的直流电场，电场强度为2.86v/cm，电场方向每12小时调换一次。实验结果表明与未施加电场的固态发酵过程相比，施加电场的发酵过程中每克底物可得到的纤维素酶酶活的最高值(滤纸酶活)可提高10％左右，每克底物可得到的还原糖的最高值可提高45％。
实施例2
依实施例1中的步骤，在发酵全过程120小时施加直流电场，电场强度为2.86v/cm，电场方向每12小时调换一次。实验结果表明与未施加电场的固态发酵过程相比，加入电场的发酵过程中每克底物可得到的纤维素酶酶活的最高值(滤纸酶活)可提高10％左右，每克底物可得到的还原糖的最高值可提高50％。
Claims (2)
1.一种电场强化的固态发酵生产纤维素酶方法，其特征在于：以稻壳、甘蔗渣或秸秆粉作为木质纤维素原料和麸皮一起构成固态发酵基质，加入配制的无机盐水溶液，固态发酵基质中木质纤维素原料和麸皮的质量比为(0.05-50)∶1；其中无机盐水溶液是由1-50g的(NH4)2SO4、1-30g的KH2PO4、0.1-10g的CaCl2和0.1-10g的MgSO4溶于500-5000mL蒸馏水中配制而成，固态发酵基质和无机盐水溶液的质量比为(0.1-10)∶1，接入相对于发酵基质质量百分比5-20％的纤维素酶产生菌种子液，采用电场强化发酵过程，电场强度为2.86v/cm-20kv/cm，电场方向的变化频率为0-250Hz，施加电场的时间为发酵全过程，或其中一个区段，或间隔施加。
2.根据权利要求1所述电场强化的固态发酵生产纤维素酶方法，其特征在于：所述的纤维素酶产生菌为木霉(Trichoderma)、青霉(Penicillum)、曲霉(Aspergillus)或根霉(Rhizopus)。
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