CN1339585A - 汽爆秸秆固态发酵生产高活性纤维素酶的方法 - Google Patents
汽爆秸秆固态发酵生产高活性纤维素酶的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1339585A CN1339585A CN 00123821 CN00123821A CN1339585A CN 1339585 A CN1339585 A CN 1339585A CN 00123821 CN00123821 CN 00123821 CN 00123821 A CN00123821 A CN 00123821A CN 1339585 A CN1339585 A CN 1339585A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fermentation
- cellulase
- solid
- stalk
- steam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Enzymes And Modification Thereof (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明属于利用微生物生产纤维素酶的技术领域,特别涉及汽爆秸秆固态发酵生产高活性纤维素酶的方法。向发酵原料为80-95%经汽爆处理的秸秆和5-20%麸皮中加入无机盐溶液,其中,固液比以W/V计为1∶2-2.5,调pH值5-6;灭菌,接液体菌种,用密闭式压力脉动固态发酵反应器发酵;浸提发酵产物,上清液为高活性纤维素酶。本发明可生产高活性组分齐全的纤维素酶;其纤维素酶的β葡萄糖苷酶活接近于滤纸酶水平。
Description
本发明属于利用微生物生产纤维素酶的技术领域,特别涉及汽爆秸秆固态发酵生产高活性纤维素酶的方法。
纤维素酶解转化应用的最大障碍在于成本太高,纤维素酶制剂的成本是纤维质原料的五十倍。许多丝状真菌可以合成大量的胞外纤维素酶,被认为是最有希望投入实际生产的微生物菌群。象里氏木霉(Tricherma reesei)等丝状真菌,其胞外纤维素酶蛋白质已达30-40g/l,接近或已达到高产淀粉酶的胞外蛋白质浓度,似乎已无大幅度提高的可能。但这些工作多数是采用纯的纤维素粉,无机盐等配制而成的合成培养基,进行液态发酵。正如《发酵与生物技术杂志》(Chahal,PS.,Chahal,D.S.,and Andre,G.,J.Ferment.Bioengng),1992,74:126-128所指出的液态发酵存在着对培养基要求高,酶系不齐全和易造成环境污染等问题。而利用天然秸秆如麦草、玉米秸秆等,固体发酵纤维素酶得率低,并且所产纤维素酶的β葡萄糖苷酶活也很低。为了提高纤维素酶中的β葡萄糖苷酶活,在《酶与微生物技术》(Zhao,X.,et al.,Enzyme Microb.Technol.),1993,15:62-68一文中报道了在纤维素酶的使用中,需要复配β葡萄糖苷酶活,或在纤维素酶的发酵过程中混合接种高产β葡萄糖苷酶活的菌株,但这样就增加了纤维素酶的生产成本,所以目前难于推广。
本发明的目的是克服现有技术存在的酶活低、组分不全、生产成本高、易染菌、生产不稳定的缺点;利用密闭式压力脉动固态发酵反应器,提供一种新的、廉价的汽爆秸秆固态发酵生产高活性纤维素酶的方法。
本发明的技术方案是:以汽爆处理的秸秆为主要培养料,按一定配方制成发酵用培养料,以斜卧青霉(Penicillium decumbens JUAIO)为菌种,用密闭式压力脉动固态发酵反应器生产纤维素酶,所产生的纤维素酶酶活较高,组分齐全,滤纸酶活为53.0 IU/g干曲,β葡萄糖苷酶活51.1 IU/g干曲,生产稳定。而纤维素酶的浸提和纯化仍采用传统的酶提取纯化的方法,对于酶泥采用真空冷凝干燥。
本发明方法以重量百分比计,向发酵原料为80-95%经汽爆处理的秸秆和5-20%麸皮中加入无机盐溶液,制成发酵培养料,其中,固液比以W/V计为1∶2-2.5,无机盐溶液含(NH4)2SO41.5%,MgSO40.6%,KH2PO40.3%;调pH值5-6;灭菌,接液体菌种,将发酵培养料送入密闭式压力脉动固态发酵反应器中进行固态发酵;向固态发酵产物中加入pH值4.8的乙酸缓冲溶液浸提一段时间后,离心除去固形物,上清液为所得高活性纤维素酶。
所述的汽爆处理是将秸秆粗切至20-30mm长,再装入汽爆罐,于1.3-1.7Mpa的蒸汽压力下维压5-10分钟,瞬间减压释放即得汽爆料;所述的秸秆是指麦草、稻草或玉米秆;所述的以密闭式压力脉动固态发酵是指在0.05Mpa-0.25Mpa压力范围内,以15-60分钟为周期进行周期充压和泻压,培养温度28℃-32℃,发酵周期3.5-4.5天;所述的液体菌种为以10%麸皮浸汁(已灭菌)为培养基,接入斜卧青霉试管斜面种子30℃发酵24小时而成液体种子,接入量为相对于固体料重的7-12%;灭菌方法为常规蒸汽灭菌方式。
本发明所用压力脉动固态发酵反应器是一环行耐压容器。本发明纤维素酶的浸提和纯化可采用传统的酶提取纯化的方法,对于酶泥采用真空冷凝干燥。其是将95%乙醇和浸提酶液按1∶1比例混合,静止5小时后,压滤得滤饼;滤饼在50000-90000Pa下,35℃干燥24小时后,粉碎至60目。
本发明纤维素酶活测定按照国际化学会制定的方法。
汽爆秸秆固态发酵生产高活性纤维素酶的主要条件结论:
(1)本发明采用的蒸气爆碎处理技术,使秸秆中的半纤维素和木质素部分降解,以此利用汽爆秸秆作为纤维素酶固态发酵的主要原料,它既是营养物,膨松剂,又是纤维素酶的很好诱导物,因此,用汽爆秸秆作底物固态发酵与直接用碎麦草作底物相比,不仅使滤纸酶提高了2-5倍,而且使β葡萄糖苷酶活接近了FPA水平,免去了混合培养的麻烦和复配纤维素酶中的β葡萄糖苷酶成本,这样大大降低了高活性纤维素酶生产成本。
(2)密闭式压力脉动固态发酵方式不仅提高了纤维素酶的酶活,而且大大降低了染菌的几率,提高了固态发酵生产的稳定性
(3)不同纤维质原料对产酶的影响(培养箱发酵):见表1。
表.1不同纤维质原料对产酶的影响
失重率% | 滤纸酶活IU/g干曲 | β-葡萄糖苷IU/g干曲 | |
麦草 | 35.0 | 24.6 | 15.91 |
汽爆麦草 | 55.6 | 53.0 | 51.1 |
水洗汽爆麦草 | 51.7 | 50.2 | 43.0 |
乙醇萃取麦草 | 62.9 | 50.9 | 40.7 |
纸浆 | 61.7 | 53.2 | 37.9 |
(4)不同固态发酵方式对产酶的影响:见表2。
表2不同固态发酵方式对产酶的影响
发酵时间(天) | 失重率% | 滤纸酶活IU/g干曲 | β-葡萄糖苷IU/g干曲 | |
压力脉动固态发酵(浅盘) | 4 | 64.5 | 61.6 | 60.8 |
培养箱(三角瓶) | 4 | 53.6 | 52.4 | 50.1 |
保温发酵间(浅盘) | 4 | 46.7 | 48.2 | 46.0 |
下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的描述。
图1.本发明的工艺流程图。
实施例1:汽爆麦草固态发酵生产纤维素酶
1.汽爆麦草
将已粗切至约25mm长的麦草80kg装入1M3汽爆罐中,通入蒸汽,待排出罐内冷空气后,关闭装料阀,升压到1.5Mpa,维压10分钟,打开放料阀,瞬间减压释放即得汽爆麦草。
2.发酵用培养料的制备及灭菌
向发酵原料为90%汽爆处理的麦草和10%麸皮中加入无机盐溶液,制成发酵培养料,其中,固液比为1∶2.5,无机盐溶液含(NH4)2SO41.5%,MgSO40.6%,KH2PO40.3%,pH值为5左右。将发酵培养料分成几份用白棉布和纸包好放在大型灭菌锅中,在0.1Mpa压力下维持50分钟灭菌。
3.接种及装盘发酵
将已灭菌的培养料打散,在无菌室中接入已经准备好的斜卧青霉液体种子(以10%麸皮浸汁为培养基,30℃发酵24小时而成),接种量为相对于固体料重的7%,混匀,装入已灭菌的不锈钢盘中,送入密闭式压力脉动发酵反应器中进行固态发酵,在0.05Mpa-0.20Mpa压力范围内,以15分钟为周期,进行周期充压和泻压,培养温度30℃,发酵周期4天。
4.酶液的制备
向固态发酵产物中加入相对于发酵产物重20倍的pH值4.8的乙酸缓冲溶液浸提5小时,离心除去固形物,上清液为纤维素酶液。
汽爆麦草固态发酵生产纤维素酶的滤纸酶活为59.7 IU/g干曲,β-葡萄糖苷酶活56.2 IU/g干曲。
实施例2:汽爆麦草固态发酵生产纤维素酶
1.汽爆麦草
将已粗切至约25mm长的麦草80kg装入1M3汽爆罐中,通入蒸汽,待排出罐内冷空气后,关闭装料阀,升压到1.7Mpa,维压5分钟,打开放料阀,瞬间减压释放即得汽爆麦草。
2.发酵用培养基的制备及灭菌
向发酵原料为80%汽爆处理的麦草和20%麸皮中加入无机盐溶液,制成发酵培养料,其中,固液比1∶2,无机盐溶液含(NH4)2SO41.5%,MgSO40.6%,KH2PO40.3%,pH值为6左右。将发酵培养料分成几份用白棉布和纸包好放在大型灭菌锅中,在0.1Mpa压力下维持50分钟灭菌。
3.接种及装盘发酵
将已灭菌的培养料打散,在无菌室中接入已经准备好的斜卧青霉液体种子(以10%麸皮浸汁为培养基,30℃发酵24小时而成),接种量为相对于固体料重的10%,混匀,装入已灭菌的不锈钢盘中,送入密闭式压力脉动发酵反应器中进行固态发酵,在0.05Mpa-0.15Mpa压力范围内,以30分钟为周期,进行周期充压和泻压,培养温度30℃,发酵周期4天。
4.酶液的制备
向固态发酵产物中加入相对于发酵产物重20倍的pH值4.8的乙酸缓冲液浸提5小时,离心除去固形物,上清液为纤维素酶液。
汽爆麦草固态发酵生产纤维素酶的滤纸酶活为59.7 IU/g干曲,β-葡萄糖苷酶活56.2 IU/g干曲。
实施例3:汽爆玉米秸秆固态发酵生产纤维素酶
1.汽爆玉米秸秆
将已粗切至约30mm长的玉米秸秆80kg装入1M3汽爆罐中,通入蒸汽,待排出罐内冷空气后,关闭装料阀,升压到1.7Mpa,维压5分钟,打开放料阀,瞬间减压释放即得汽爆玉米秸秆。
2.发酵用培养基的制备及灭菌
向发酵原料为80%汽爆处理的玉米秸秆和20%麸皮中加入无机盐溶液,制成发酵培养料,其中,固液比1∶2,无机盐溶液含(NH4)2SO41.5%,MgSO40.6%,KH2PO40.3%,pH值为5.5左右。将发酵培养料分成几份用白棉布和报纸包好放在大型灭菌锅中,在0.1Mpa压力下维持50分钟灭菌。
3.接种及装盘发酵
将已灭菌的培养基打散,在无菌室中接入已经准备好的斜卧青霉液体种子(以10%麸皮浸汁为培养基,30℃发酵24小时而成),接种量为相对于固体料重的12%,混匀,装入已灭菌的不锈钢盘中,送入密闭式压力脉动发酵反应器中进行固态发酵,在0.05Mpa-0.15Mpa压力范围内,以60分钟为周期,进行周期充压和泻压,培养温度30℃,发酵周期4天。
4.酶液的制备
向固态发酵产物中加入相对于发酵产物重20倍的pH值4.8的乙酸缓冲液浸提5小时,离心除去固形物,上清液为纤维素酶液。
汽爆麦草固态发酵生产纤维素酶的滤纸酶活为62.0 IU/g干曲,β-葡萄糖苷酶活58.6 IU/g干曲。
Claims (6)
1.一种汽爆秸秆固态发酵生产高活性纤维素酶的方法,其特征在于该方法以重量百分比计,向发酵原料为80-95%经汽爆处理的秸秆和5-20%麸皮中加入无机盐溶液,制成发酵培养料,其中,固液比以W/V计为1∶2-2.5,无机盐溶液含(NH4)2SO41.5%,MgSO40.6%,KH2PO40.3%,调pH值5-6;灭菌,接液体菌种,将发酵培养料送入密闭式压力脉动固态发酵反应器中进行固态发酵;向固态发酵产物中加入pH值4.8的乙酸缓冲溶液浸提一段时间后,离心除去固形物,上清液为所得高活性纤维素酶。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述的汽爆处理是指在汽爆罐中装入粗切的秸秆,于1.3-1.7Mpa的蒸汽压力下维压5-10分钟,瞬间减压释放。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于所述的秸秆是指麦草、稻草或玉米秆。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述的菌种为斜卧青霉。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述的以密闭式压力脉动固态发酵是指在0.05Mpa-0.25Mpa压力范围内,以15-60分钟为周期进行周期充压和泻压,培养温度28℃-32℃,发酵周期3.5-4.5天。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述的液体种子接种量为相对于固体料重的7-12%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 00123821 CN1107722C (zh) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 汽爆秸秆固态发酵生产高活性纤维素酶的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 00123821 CN1107722C (zh) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 汽爆秸秆固态发酵生产高活性纤维素酶的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1339585A true CN1339585A (zh) | 2002-03-13 |
CN1107722C CN1107722C (zh) | 2003-05-07 |
Family
ID=4590154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 00123821 Expired - Fee Related CN1107722C (zh) | 2000-08-21 | 2000-08-21 | 汽爆秸秆固态发酵生产高活性纤维素酶的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN1107722C (zh) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101525606B (zh) * | 2009-04-23 | 2011-07-27 | 长沙威龙生物科技有限公司 | 一种纤维素酶的制备方法 |
CN103045698A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045680A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045683A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045689A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045678A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045685A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103987837A (zh) * | 2011-10-13 | 2014-08-13 | C5-6意大利公司 | 简单糖饥饿的木质纤维素生物质酶生产 |
CN105002151A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-10-28 | 常州市长宇实用气体有限公司 | 一种利用玉米秸秆制备高效纤维素酶的方法 |
CN107022581A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-08-08 | 东莞理工学院 | 一种利用空气压力脉动固体发酵生产γ‑聚谷氨酸的方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8333999B2 (en) | 2006-11-22 | 2012-12-18 | Institute Of Process Engineering, Chinese Academy Of Sciences | Process for comprehensively utilizing steam exploded radix puerariae and device therefor |
-
2000
- 2000-08-21 CN CN 00123821 patent/CN1107722C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101525606B (zh) * | 2009-04-23 | 2011-07-27 | 长沙威龙生物科技有限公司 | 一种纤维素酶的制备方法 |
CN103045685B (zh) * | 2011-10-11 | 2014-09-03 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045698B (zh) * | 2011-10-11 | 2014-09-03 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045683A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045689A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045678A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045685A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045680A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045698A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045678B (zh) * | 2011-10-11 | 2015-01-14 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045680B (zh) * | 2011-10-11 | 2014-11-19 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103045683B (zh) * | 2011-10-11 | 2014-11-19 | 济南圣泉集团股份有限公司 | 一种木质纤维素生物质的综合利用方法 |
CN103987837A (zh) * | 2011-10-13 | 2014-08-13 | C5-6意大利公司 | 简单糖饥饿的木质纤维素生物质酶生产 |
CN105002151A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-10-28 | 常州市长宇实用气体有限公司 | 一种利用玉米秸秆制备高效纤维素酶的方法 |
CN107022581A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-08-08 | 东莞理工学院 | 一种利用空气压力脉动固体发酵生产γ‑聚谷氨酸的方法 |
CN107022581B (zh) * | 2017-05-22 | 2020-08-14 | 东莞理工学院 | 一种利用空气压力脉动固体发酵生产γ-聚谷氨酸的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1107722C (zh) | 2003-05-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20090104157A1 (en) | Utilization of bacteriophage to control bacterial contamination in fermentation processes | |
CN102666864B (zh) | 碳水化合物的发酵 | |
CN1107722C (zh) | 汽爆秸秆固态发酵生产高活性纤维素酶的方法 | |
CN112553284B (zh) | 一种自然共生的混合培养物降解粗饲料生产柠檬酸的方法 | |
Omojasola et al. | Cellulase production by Trichoderma longi, Aspergillus niger and Saccharomyces cerevisae cultured on waste materials from orange | |
CN112189505A (zh) | 一种治疗痛风的人工栽培桑黄子实体提取物及其制备方法 | |
CN103842512A (zh) | 在发酵过程中防止细菌感染的方法 | |
CN113321548B (zh) | 综合利用啤酒生产的废弃物制备的有机肥及其制备方法 | |
CN112725314B (zh) | 一种自然共生的混合培养物发酵粗饲料生产内切葡聚糖酶的方法 | |
CN1912129A (zh) | 秸秆固体发酵生产乙醇的方法 | |
CN101555511B (zh) | 一种纳他霉素半固体发酵及提取方法 | |
CN103930554A (zh) | 控制乙醇生产中的细菌生物膜 | |
WO2016044723A1 (en) | Method for treatment of microorganisms during propagation, conditioning and fermentation using hops acid extracts and nisin | |
CN101659970B (zh) | 阿维菌素发酵废水和侧耳素发酵废水循环处理方法 | |
KR20010058065A (ko) | 저온멸균법을 이용한 목질계 당화액으로부터 고농도에탄올 제조 방법 | |
CN101736034A (zh) | 深层发酵低桔霉素红曲红色素的制备方法 | |
CN111363692B (zh) | 一种复合菌剂及其发酵产物的应用 | |
CN110583867B (zh) | 薯类淀粉加工中的废弃薯渣生产蛋白饲料的方法 | |
CN110592047B (zh) | 一种梨囊鞭菌发酵秸秆生产阿魏酸酯酶的新方法和应用 | |
CN103184169B (zh) | 纤维素酵母、双菌种酿酒酵母组合物及纤维素乙醇的发酵方法 | |
CN108330087B (zh) | 一种用于发酵花生秸秆的固体发酵剂 | |
CN112189506A (zh) | 一种基于人工袋料高效栽培桑黄子实体的方法 | |
CN110423711A (zh) | 南极来源的产低温几丁质酶菌株及其发酵方法 | |
US20120294981A1 (en) | Process for forming treated backset and producing ethanol | |
CN112080438B (zh) | 一种灰黄霉素低产沫菌种及低产沫菌种的制备方法和应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20030507 Termination date: 20140821 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |