專利名稱：利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法
利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法領(lǐng)域技術(shù)本發(fā)明涉及一種木聚糖酶的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚 糖酶的方法.
背景技術(shù)：
木聚糖酶是指可將木聚糖降解成低聚糖和木糖的一組酶的總稱，主要包括 β-1，4木聚糖酶和β-木糖苷酶，它能將植物中的木聚糖降解成單糖.木聚糖酶是一種 新型酶制劑，目前主要應(yīng)用于飼料、啤酒、等工業(yè).木聚糖酶作為飼料添加劑，可以有效水解非淀粉多糖等抗?fàn)I養(yǎng)因子和破解植物 細(xì)胞壁、降低粘度、促進(jìn)植物有效物質(zhì)的釋放和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，增強(qiáng)動(dòng)物的生產(chǎn)能力 與抗病能力，降低畜、禽發(fā)病率，減少動(dòng)物排泄物造成的污染。提高飼料利用率，降低 飼料成本。是一種環(huán)保型添加劑。在發(fā)展環(huán)保型畜牧業(yè)中具有十分重要的意義與價(jià)值。 用于啤酒行業(yè)，能夠降解大麥等谷物細(xì)胞壁中的木糖，有助于加快酶的作用，提高麥芽 汁的過濾速度。防止啤酒渾濁，減少生產(chǎn)成本。近幾年來，木聚糖酶發(fā)展較快，目前已成為世界上產(chǎn)銷量最大的五種工業(yè)酶制 劑之一.生產(chǎn)木聚糖酶的原材料有很多種，包括玉米芯、豆餅粉、麩皮、玉米漿等原材 料。目前多數(shù)科研院所和企業(yè)大都選用玉米芯、麩皮、稻草等作為木聚糖酶的主要原材 料，利用芽胞桿菌作為原始菌株，其產(chǎn)品的酶活性不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以乳清粉作為主要生產(chǎn)原材料，利用里氏木霉作為原始菌株生產(chǎn)木聚糖 酶，除含高活力的木聚糖酶外，還含有一定比例的纖維素酶和β-葡聚糖酶。應(yīng)用在飼 料行業(yè)，可起到一酶多用的效果。這種利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法，其特征在于步驟如下利用里氏木 霉作為原始菌株，搖瓶培養(yǎng)菌種，一級(jí)種子培養(yǎng)，二級(jí)種子培養(yǎng)，發(fā)酵，一級(jí)過濾，二 級(jí)過濾，超濾濃縮，化驗(yàn)配兌，精濾灌裝得食品級(jí)液酶。詳細(xì)的過程是一、菌種培養(yǎng)(1)菌種選取在酸性木聚糖酶生產(chǎn)中，選用里氏木霉作為出發(fā)菌株，采用馬 鈴薯培養(yǎng)基制成斜面種子；(2)種母搖瓶培養(yǎng)在三角瓶中裝入種母培養(yǎng)基，滅菌后冷卻至室溫，接入一 環(huán)斜面種子，置于搖床，培養(yǎng)溫度28士 1°C的條件下培養(yǎng)30士2小時(shí)；二.生產(chǎn)種子培養(yǎng)(1) 一級(jí)種子培養(yǎng)a.在不銹鋼種子罐中加入種子培養(yǎng)基量占罐子容積的70 75%，蒸汽滅菌 121°C,罐壓0.1 0.12Mpa，時(shí)間25_35min，冷卻至27 28°C備用；種子培養(yǎng)基的各組 份配比糖1 3%、玉米漿1 3%、無(wú)機(jī)鹽1 3%、微量元素0.001 0.0026%、其余為水，PH為4.8 5.0;b.利用火焰滅菌法將培養(yǎng)好的種子在無(wú)菌狀態(tài)下接入種子罐；c.培養(yǎng)條件溫度27 28°C，罐壓0.05 O.lMpa，通風(fēng)比1 0.7 1.0，培 養(yǎng)時(shí)間16 20小時(shí)；(2) 二級(jí)種子培養(yǎng)a.在不銹鋼種子罐中加入種子培養(yǎng)基量占罐子容積的70 75%，蒸汽滅菌 121°C,罐壓0.1 0.12Mpa，時(shí)間25_35min ；冷卻至27 28°C備用；種子培養(yǎng)基的各 組份配比糖1 3%、玉米漿1 3%、無(wú)機(jī)鹽1 2%、微量元素0.001 0.0026%、 其余為水，pH為5.0 5.5;b.將培養(yǎng)好的種子在無(wú)菌狀態(tài)下接入二級(jí)種子罐；c.培養(yǎng)條件溫度27 28°C，罐壓0.05 O.lMpa，通風(fēng)比1 1 1.5，培養(yǎng) 時(shí)間6 8小時(shí)；三、發(fā)酵a.在不銹鋼發(fā)酵罐中加入發(fā)酵培養(yǎng)基量占罐子容積的55 60%，蒸汽滅菌 121°C,罐壓0.1 0.12Mpa，時(shí)間25_35min ；冷卻至27 28°C備用；發(fā)酵培養(yǎng)基的各 組份配比糖0.5 6%、玉米漿1 3%、無(wú)機(jī)鹽0.5 4%、纖維物質(zhì)1 2%、微量 元素0.001 0.0026%、其余為水，PH為4.5 5.0;b.將培養(yǎng)好的種子在無(wú)菌狀態(tài)下接入發(fā)酵罐；c.培養(yǎng)條件溫度27 28°C，罐壓0.03 0.06Mpa，通風(fēng)比1 0.8 1.2，培 養(yǎng)時(shí)間120 150小時(shí)；當(dāng)DE值從最高處開始下降后，每小時(shí)脈沖流加補(bǔ)料一次，控制發(fā)酵液DE值 2.0-2.5 ；發(fā)酵過程中采用連續(xù)加氨控制PH在4.5 4.8，發(fā)酵酶活450 500萬(wàn)ug/ml (g). min ；當(dāng)發(fā)酵物體積達(dá)到發(fā)酵罐體積一定量時(shí)，必須往中轉(zhuǎn)罐分料，發(fā)酵罐不停地補(bǔ) 料，就不停地往中轉(zhuǎn)罐分料，在中轉(zhuǎn)罐中再進(jìn)行補(bǔ)料持續(xù)發(fā)酵，當(dāng)發(fā)酵罐、中轉(zhuǎn)罐內(nèi)的 發(fā)酵物體積都達(dá)到額定量時(shí)就可以同時(shí)放罐出料了；四、產(chǎn)品提取將發(fā)酵液直接用板框壓濾機(jī)進(jìn)行二次過濾，取其濾液在低溫條件下超濾濃縮 3 4倍，測(cè)定超濾濃縮酶液酶活力單位及其它各項(xiàng)理化指標(biāo)，調(diào)配成標(biāo)準(zhǔn)酶活力單位， 并添加濾液重量5 10%的山梨醇、食鹽和苯甲酸鈉穩(wěn)定劑，進(jìn)行終端精濾罐裝，制成 高純度、高單位的食品級(jí)液體木聚糖酶制劑產(chǎn)品。將食品級(jí)液體酸性木聚糖酶產(chǎn)品，用淀粉或膨化淀粉為吸附載體，干燥、粉碎 制成食品級(jí)固體酸性木聚糖酶制劑產(chǎn)品，干燥溫度為50 60°C。生產(chǎn)出的食品級(jí)固體木 聚糖酶制劑產(chǎn)品。提取收率勸0%，產(chǎn)品純度高、質(zhì)量穩(wěn)定.將食品級(jí)液體酸性木聚糖酶產(chǎn)品，用噴霧干燥、粉碎制成食品級(jí)固體酸性木聚 糖酶制劑產(chǎn)品。上述發(fā)明中的生產(chǎn)酸性木聚糖酶的碳源，即糖為乳清粉、葡萄糖、乳糖、蔗 糖、木糖、果糖、麥芽糖中的二種。
上述發(fā)明中的生產(chǎn)酸性木聚糖酶的無(wú)機(jī)鹽是指(NH4)2S04、KH2PO4^ MgS04、 CaCl2、K2HPO4、NaNO3 中的四種。本發(fā)明生產(chǎn)酸性木聚糖酶的微量元素是指鐵、鈷、錳、銅、鋅、硼、鉬中的一 種或多種，以它們的可溶性化合物作為載體添加。本發(fā)明產(chǎn)品的纖維素粉是指稻草粉、麥麩、蔗渣、玉米芯、微晶纖維中的一種 或多種。本發(fā)明所提供的酸性木聚糖酶生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，菌種繁殖快，抗雜菌能力強(qiáng)，周 期短，設(shè)備利用率高，成本低，所得木聚糖酶產(chǎn)品，其活性高。產(chǎn)品中的木聚糖酶、纖 維素和葡聚糖酶、組份含量比例協(xié)調(diào)，最適用于飼料工業(yè)和啤酒行業(yè).


圖1是酸性木聚糖酶液體發(fā)酵工藝流程圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說明如下一、菌種培養(yǎng)(1)菌種選取在酸性木聚糖酶生產(chǎn)中，選用山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 提供的里氏木霉作為出發(fā)菌株，采用馬鈴薯培養(yǎng)基制成斜面種子備用.(2)種母搖瓶培養(yǎng)在IOOOml三角瓶中裝入種母培養(yǎng)基300ml，滅菌后冷卻至室 溫，接入一環(huán)斜面種子，置于搖床轉(zhuǎn)速220 250r/min，培養(yǎng)溫度28士 1°C的條件下培養(yǎng) 30士2小時(shí).二.生產(chǎn)種子培養(yǎng)(1) 一級(jí)種子培養(yǎng)1.在IM3不銹鋼種子罐中加入種子培養(yǎng)基量占罐子容積的70 75%，蒸汽滅菌 121°C,罐壓0.1 0.12Mpa，時(shí)間30min。冷卻至27 28°C備用；種子培養(yǎng)基的各組份 配比糖1 3%、玉米漿1 3%、無(wú)機(jī)鹽1 3%、微量元素0.001 0.0026%、其余 為水。PH為4.8 5.0。2.利用火焰滅菌法將培養(yǎng)好的種子在無(wú)菌狀態(tài)下接入種子罐.3.培養(yǎng)條件溫度27 28°C，罐壓0.05 O.lMpa，通風(fēng)比1 0.8，培養(yǎng)時(shí)間 18小時(shí)。(2) 二級(jí)種子培養(yǎng)1.在5M3不銹鋼種子罐中加入種子培養(yǎng)基量占罐子容積的72%，蒸汽滅菌 121°C,罐壓0.1 0.12Mpa，時(shí)間30min。冷卻至27 28°C備用；種子培養(yǎng)基的各組份 配比糖1 3%、玉米漿1 3%、無(wú)機(jī)鹽1 2%、微量元素0.001 0.0026%、其余 為水，PH為5.0 5.5。2.利用壓差法將培養(yǎng)好的種子在無(wú)菌狀態(tài)下接入二級(jí)種子罐。3.培養(yǎng)條件溫度27 28°C，罐壓0.05 O.lMpa，通風(fēng)比1 1 1.5，培養(yǎng) 時(shí)間7小時(shí)。三、發(fā)酵
1.在60M3不銹鋼發(fā)酵罐中加入發(fā)酵培養(yǎng)基量占罐子容積的55 60%，蒸汽滅 菌121°C，罐壓0.1 0.12Mpa，時(shí)間30min。冷卻至27 28°C備用；發(fā)酵培養(yǎng)基的各 組份配比糖0.5 6%、玉米漿1 3%、無(wú)機(jī)鹽0.5 4%、纖維物質(zhì)1 2%、微量 元素0.001 0.0026%、其余為水，PH為4.5 5.0。2.利用壓差法將培養(yǎng)好的種子在無(wú)菌狀態(tài)下接入發(fā)酵罐。3.培養(yǎng)條件溫度27 28°C，罐壓0.03 0.06Mpa，通風(fēng)比1 0.8 1.2，培 養(yǎng)時(shí)間120 150小時(shí).當(dāng)DE值從最高處開始下降后，每小時(shí)脈沖流加補(bǔ)料一次，控制發(fā)酵液DE值。發(fā)酵過程中采用連續(xù)加氨控制PH在4.5 4.8。當(dāng)發(fā)酵罐內(nèi)容物體積達(dá)到發(fā)酵罐容積的三分之二時(shí)，往中轉(zhuǎn)罐分料；發(fā)酵罐不 停地補(bǔ)料，就不停地往中轉(zhuǎn)罐分料，在中轉(zhuǎn)罐中再進(jìn)行補(bǔ)料持續(xù)發(fā)酵；當(dāng)發(fā)酵罐、中轉(zhuǎn) 罐的內(nèi)容物體積都達(dá)到三分之二時(shí)就可以同時(shí)放罐了。其特點(diǎn)是①提高初次放罐的起 始放罐活力；②分罐后糖的第二次利用可降低糖的消耗。③提高一次性酶的處理量。四、產(chǎn)品提取1.將發(fā)酵液直接用板框壓濾機(jī)進(jìn)行二次過濾，取其濾液在低溫條件下超濾濃縮 3 4倍，測(cè)定超濾濃縮酶液酶活力單位及其它各項(xiàng)理化指標(biāo)，調(diào)配成標(biāo)準(zhǔn)酶活力單位， 并添加5 10%的山梨醇及鹽、苯甲酸鈉穩(wěn)定劑，進(jìn)行終端精濾罐裝，制成高純度、高 單位的食品級(jí)液體木聚糖酶制劑產(chǎn)品。2.將食品級(jí)液體酸性木聚糖酶產(chǎn)品，用淀粉吸附干燥、粉碎制成食品級(jí)固體木 聚糖酶制劑產(chǎn)品。3.將食品級(jí)液體酸性木聚糖酶產(chǎn)品，用噴霧干燥、粉碎制成食品級(jí)固體木聚糖 酶制劑產(chǎn)品。上述實(shí)例的生產(chǎn)酸性木聚糖酶的碳源，即糖為乳清粉和葡萄糖。上述實(shí)例中的生產(chǎn)酸性木聚糖酶的無(wú)機(jī)鹽是指(NH4)2S04、KH2PO4^ MgSO4和 CaCl_2 ο本實(shí)例生產(chǎn)酸性木聚糖酶的微量元素是指鐵、鈷、錳和銅，以它們的可溶性化 合物作為載體添加。本實(shí)例生產(chǎn)酸性木聚糖酶的纖維素粉是指麥麩。本發(fā)明在種子培養(yǎng)和發(fā)酵過程中培養(yǎng)基的各組份配比均為重量比。本發(fā)明實(shí)例產(chǎn)品的吸附法制造固體酶的吸附載體為淀粉或膨化淀粉，干燥溫度 為50 60°C。生產(chǎn)出的食品級(jí)固體木聚糖酶制劑產(chǎn)品。提取收率勸0%，產(chǎn)品純度高、 質(zhì)量穩(wěn)定.本實(shí)例產(chǎn)品的各種理化指標(biāo)見下表表 權(quán)利要求
1.利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法，其特征在于，步驟如下利用里氏木霉作 為原始菌株，搖瓶培養(yǎng)菌種，一級(jí)種子培養(yǎng)，二級(jí)種子培養(yǎng)，發(fā)酵，一級(jí)過濾，二級(jí)過 濾，超濾濃縮，化驗(yàn)配兌，精濾灌裝得食品級(jí)液酶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法，其特征在于，詳細(xì)的 過程是一、菌種培養(yǎng)(1)菌種選取在酸性木聚糖酶生產(chǎn)中，選用里氏木霉作為出發(fā)菌株，采用馬鈴薯 培養(yǎng)基制成斜面種子；(2)種母搖瓶培養(yǎng)在三角瓶中裝入種母培養(yǎng)基，滅菌后冷卻至室溫，接入一環(huán)斜 面種子，置于搖床，培養(yǎng)溫度28士 1°C的條件下培養(yǎng)30士2小時(shí)；二 .生產(chǎn)種子培養(yǎng)(1)一級(jí)種子培養(yǎng)a.在不銹鋼種子罐中加入種子培養(yǎng)基量占罐子容積的70 75%，蒸汽滅菌121°C， 罐壓0.1 0.12Mpa，時(shí)間25_35min，冷卻至27 28°C備用；種子培養(yǎng)基的各組份配 比糖1 3%、玉米漿1 3%、無(wú)機(jī)鹽1 3%、微量元素0.001 0.0026%、其余為 水，PH 為 4.8 5.0 ；b.利用火焰滅菌法將培養(yǎng)好的種子在無(wú)菌狀態(tài)下接入種子罐；C.培養(yǎng)條件溫度27 28°C，罐壓0.05 O.lMpa，通風(fēng)比1 0.7 1.0，培養(yǎng)時(shí) 間16 20小時(shí)；(2)二級(jí)種子培養(yǎng)a.在不銹鋼種子罐中加入種子培養(yǎng)基量占罐子容積的70 75%，蒸汽滅菌121°C， 罐壓0.1 0.12Mpa，時(shí)間25_35min ；冷卻至27 28°C備用；種子培養(yǎng)基的各組份配 比糖1 3%、玉米漿1 3%、無(wú)機(jī)鹽1 2%、微量元素0.001 0.0026%、其余為 水，pH 為 5.0 5.5 ；b.將培養(yǎng)好的種子在無(wú)菌狀態(tài)下接入二級(jí)種子罐；c.培養(yǎng)條件溫度27 28°C，罐壓0.05 O.lMpa，通風(fēng)比1 1 1.5，培養(yǎng)時(shí)間 6 8小時(shí)；三、發(fā)酵a.在不銹鋼發(fā)酵罐中加入發(fā)酵培養(yǎng)基量占罐子容積的55 60%，蒸汽滅菌121°C， 罐壓0.1 0.12Mpa，時(shí)間25_35min ；冷卻至27 28°C備用；發(fā)酵培養(yǎng)基的各組份配 比糖0.5 6%、玉米漿1 3%、無(wú)機(jī)鹽0.5 4%、纖維物質(zhì)1 2%、微量元素 0.001 0.0026%、其余為水，PH 為 4.5 5.0;b.將培養(yǎng)好的種子在無(wú)菌狀態(tài)下接入發(fā)酵罐；c.培養(yǎng)條件溫度27 28°C，罐壓0.03 0.06Mpa，通風(fēng)比1 0.8 1.2，培養(yǎng)時(shí) 間120 150小時(shí)；當(dāng)DE值從最高處開始下降后，每小時(shí)脈沖流加補(bǔ)料一次，控制發(fā)酵液DE值 2.0-2.5 ；發(fā)酵過程中采用連續(xù)加氨控制PH在4.5 4.8，發(fā)酵酶活450 500萬(wàn)ug/ml(g).min ；四、產(chǎn)品提取將發(fā)酵液直接用板框壓濾機(jī)進(jìn)行二次過濾，取其濾液在低溫條件下超濾濃縮3 4 倍，測(cè)定超濾濃縮酶液酶活力單位及其它各項(xiàng)理化指標(biāo)，調(diào)配成標(biāo)準(zhǔn)酶活力單位，并添 加濾液重量5 10%的山梨醇、食鹽和苯甲酸鈉穩(wěn)定劑，進(jìn)行終端精濾罐裝，制成高純 度、高單位的食品級(jí)液體木聚糖酶制劑產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法，其特征在于，將食品 級(jí)液體酸性木聚糖酶產(chǎn)品，用淀粉或膨化淀粉為吸附載體，干燥、粉碎制成食品級(jí)固體 酸性木聚糖酶制劑產(chǎn)品，干燥溫度為50 60°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法，其特征在于，將食品 級(jí)液體酸性木聚糖酶產(chǎn)品，用噴霧干燥、粉碎制成食品級(jí)固體酸性木聚糖酶制劑產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法，其特征在于，上述發(fā) 明中的生產(chǎn)酸性木聚糖酶的碳源，即糖為乳清粉、葡萄糖、乳糖、蔗糖、木糖、果糖、 麥芽糖中的二種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法，其特征在于，上述發(fā) 明中的生產(chǎn)酸性木聚糖酶的無(wú)機(jī)鹽是指(NH4)2SCV KH2PO4^ MgSO4> CaCl2> K2HPO4^ NaNO3中的四種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法，其特征在于，本發(fā)明 生產(chǎn)酸性木聚糖酶的微量元素是指鐵、鈷、錳、銅、鋅、硼、鉬中的一種或多種，以它 們的可溶性化合物作為載體添加。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法，其特征在于，本發(fā)明 產(chǎn)品的纖維素粉是指稻草粉、麥麩、蔗渣、玉米芯、微晶纖維中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)酵 物體積達(dá)到發(fā)酵罐體積一定量時(shí)，必須往中轉(zhuǎn)罐分料，發(fā)酵罐不停地補(bǔ)料，就不停地往 中轉(zhuǎn)罐分料，在中轉(zhuǎn)罐中再進(jìn)行補(bǔ)料持續(xù)發(fā)酵，當(dāng)發(fā)酵罐、中轉(zhuǎn)罐內(nèi)的發(fā)酵物體積都達(dá) 到額定量時(shí)就同時(shí)放罐出料。
全文摘要
利用乳清粉生產(chǎn)酸性木聚糖酶的方法，步驟如下利用里氏木霉作為原始菌株，搖瓶培養(yǎng)菌種，一級(jí)種子培養(yǎng)，二級(jí)種子培養(yǎng)，發(fā)酵，一級(jí)過濾，二級(jí)過濾，超濾濃縮，化驗(yàn)配兌，精濾灌裝得食品級(jí)液酶。將食品級(jí)液體酸性木聚糖酶產(chǎn)品，用淀粉或膨化淀粉為吸附載體，干燥、粉碎制成食品級(jí)固體酸性木聚糖酶制劑產(chǎn)品，將食品級(jí)液體酸性木聚糖酶產(chǎn)品，用噴霧干燥、粉碎制成食品級(jí)固體酸性木聚糖酶制劑產(chǎn)品。本發(fā)明所提供的酸性木聚糖酶生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，菌種繁殖快，抗雜菌能力強(qiáng)，周期短，設(shè)備利用率高，成本低，所得木聚糖酶產(chǎn)品，其活性高。產(chǎn)品中的木聚糖酶、纖維素和β-葡聚糖酶、組份含量比例協(xié)調(diào)，最適用于飼料工業(yè)和啤酒行業(yè)。
文檔編號(hào)C12N9/42GK102010857SQ20101054119
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者易繼云, 朱永明, 李洪兵, 李海清, 王永蘭, 胡永明 申請(qǐng)人:湖南鴻鷹祥生物工程股份有限公司