利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法
2023-06-12 02:41:06 1
專利名稱：利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法
利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法領域技術本發明涉及一種木聚糖酶的生產方法，尤其涉及一種利用乳清粉生產酸性木聚 糖酶的方法.
背景技術：
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 新型酶製劑，目前主要應用於飼料、啤酒、等工業.木聚糖酶作為飼料添加劑，可以有效水解非澱粉多糖等抗營養因子和破解植物 細胞壁、降低粘度、促進植物有效物質的釋放和營養物質的吸收，增強動物的生產能力 與抗病能力，降低畜、禽發病率，減少動物排洩物造成的汙染。提高飼料利用率，降低 飼料成本。是一種環保型添加劑。在發展環保型畜牧業中具有十分重要的意義與價值。 用於啤酒行業，能夠降解大麥等穀物細胞壁中的木糖，有助於加快酶的作用，提高麥芽 汁的過濾速度。防止啤酒渾濁，減少生產成本。近幾年來，木聚糖酶發展較快，目前已成為世界上產銷量最大的五種工業酶制 劑之一.生產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。目前多數科研院所和企業大都選用玉米芯、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，其產品的酶活性不高。
發明內容
本發明以乳清粉作為主要生產原材料，利用裡氏木黴作為原始菌株生產木聚糖 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。應用在飼 料行業，可起到一酶多用的效果。這種利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法，其特徵在於步驟如下利用裡氏木 黴作為原始菌株，搖瓶培養菌種，一級種子培養，二級種子培養，發酵，一級過濾，二 級過濾，超濾濃縮，化驗配兌，精濾灌裝得食品級液酶。詳細的過程是一、菌種培養(1)菌種選取在酸性木聚糖酶生產中，選用裡氏木黴作為出發菌株，採用馬 鈴薯培養基製成斜面種子；(2)種母搖瓶培養在三角瓶中裝入種母培養基，滅菌後冷卻至室溫，接入一 環斜面種子，置於搖床，培養溫度28士 1°C的條件下培養30士2小時；二.生產種子培養(1) 一級種子培養a.在不鏽鋼種子罐中加入種子培養基量佔罐子容積的70 75%，蒸汽滅菌 121°C,罐壓0.1 0.12Mpa，時間25_35min，冷卻至27 28°C備用；種子培養基的各組 份配比糖1 3%、玉米漿1 3%、無機鹽1 3%、微量元素0.001 0.0026%、其餘為水，PH為4.8 5.0;b.利用火焰滅菌法將培養好的種子在無菌狀態下接入種子罐；c.培養條件溫度27 28°C，罐壓0.05 O.lMpa，通風比1 0.7 1.0，培 養時間16 20小時；(2) 二級種子培養a.在不鏽鋼種子罐中加入種子培養基量佔罐子容積的70 75%，蒸汽滅菌 121°C,罐壓0.1 0.12Mpa，時間25_35min ；冷卻至27 28°C備用；種子培養基的各 組份配比糖1 3%、玉米漿1 3%、無機鹽1 2%、微量元素0.001 0.0026%、 其餘為水，pH為5.0 5.5;b.將培養好的種子在無菌狀態下接入二級種子罐；c.培養條件溫度27 28°C，罐壓0.05 O.lMpa，通風比1 1 1.5，培養 時間6 8小時；三、發酵a.在不鏽鋼發酵罐中加入發酵培養基量佔罐子容積的55 60%，蒸汽滅菌 121°C,罐壓0.1 0.12Mpa，時間25_35min ；冷卻至27 28°C備用；發酵培養基的各 組份配比糖0.5 6%、玉米漿1 3%、無機鹽0.5 4%、纖維物質1 2%、微量 元素0.001 0.0026%、其餘為水，PH為4.5 5.0;b.將培養好的種子在無菌狀態下接入發酵罐；c.培養條件溫度27 28°C，罐壓0.03 0.06Mpa，通風比1 0.8 1.2，培 養時間120 150小時；當DE值從最高處開始下降後，每小時脈衝流加補料一次，控制發酵液DE值 2.0-2.5 ；發酵過程中採用連續加氨控制PH在4.5 4.8，發酵酶活450 500萬ug/ml (g). min ；當發酵物體積達到發酵罐體積一定量時，必須往中轉罐分料，發酵罐不停地補 料，就不停地往中轉罐分料，在中轉罐中再進行補料持續發酵，當發酵罐、中轉罐內的 發酵物體積都達到額定量時就可以同時放罐出料了；四、產品提取將發酵液直接用板框壓濾機進行二次過濾，取其濾液在低溫條件下超濾濃縮 3 4倍，測定超濾濃縮酶液酶活力單位及其它各項理化指標，調配成標準酶活力單位， 並添加濾液重量5 10%的山梨醇、食鹽和苯甲酸鈉穩定劑，進行終端精濾罐裝，製成 高純度、高單位的食品級液體木聚糖酶製劑產品。將食品級液體酸性木聚糖酶產品，用澱粉或膨化澱粉為吸附載體，乾燥、粉碎 製成食品級固體酸性木聚糖酶製劑產品，乾燥溫度為50 60°C。生產出的食品級固體木 聚糖酶製劑產品。提取收率勸0%，產品純度高、質量穩定.將食品級液體酸性木聚糖酶產品，用噴霧乾燥、粉碎製成食品級固體酸性木聚 糖酶製劑產品。上述發明中的生產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。
上述發明中的生產酸性木聚糖酶的無機鹽是指(NH4)2S04、KH2PO4^ MgS04、 CaCl2、K2HPO4、NaNO3 中的四種。本發明生產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。本發明產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。本發明所提供的酸性木聚糖酶生產工藝簡單，菌種繁殖快，抗雜菌能力強，周 期短，設備利用率高，成本低，所得木聚糖酶產品，其活性高。產品中的木聚糖酶、纖 維素和葡聚糖酶、組份含量比例協調，最適用於飼料工業和啤酒行業.
圖1是酸性木聚糖酶液體發酵工藝流程圖
具體實施例方式下面結合附圖對本發明詳細說明如下一、菌種培養(1)菌種選取在酸性木聚糖酶生產中，選用山東省食品發酵工業研究設計院 提供的裡氏木黴作為出發菌株，採用馬鈴薯培養基製成斜面種子備用.(2)種母搖瓶培養在IOOOml三角瓶中裝入種母培養基300ml，滅菌後冷卻至室 溫，接入一環斜面種子，置於搖床轉速220 250r/min，培養溫度28士 1°C的條件下培養 30士2小時.二.生產種子培養(1) 一級種子培養1.在IM3不鏽鋼種子罐中加入種子培養基量佔罐子容積的70 75%，蒸汽滅菌 121°C,罐壓0.1 0.12Mpa，時間30min。冷卻至27 28°C備用；種子培養基的各組份 配比糖1 3%、玉米漿1 3%、無機鹽1 3%、微量元素0.001 0.0026%、其餘 為水。PH為4.8 5.0。2.利用火焰滅菌法將培養好的種子在無菌狀態下接入種子罐.3.培養條件溫度27 28°C，罐壓0.05 O.lMpa，通風比1 0.8，培養時間 18小時。(2) 二級種子培養1.在5M3不鏽鋼種子罐中加入種子培養基量佔罐子容積的72%，蒸汽滅菌 121°C,罐壓0.1 0.12Mpa，時間30min。冷卻至27 28°C備用；種子培養基的各組份 配比糖1 3%、玉米漿1 3%、無機鹽1 2%、微量元素0.001 0.0026%、其餘 為水，PH為5.0 5.5。2.利用壓差法將培養好的種子在無菌狀態下接入二級種子罐。3.培養條件溫度27 28°C，罐壓0.05 O.lMpa，通風比1 1 1.5，培養 時間7小時。三、發酵
1.在60M3不鏽鋼發酵罐中加入發酵培養基量佔罐子容積的55 60%，蒸汽滅 菌121°C，罐壓0.1 0.12Mpa，時間30min。冷卻至27 28°C備用；發酵培養基的各 組份配比糖0.5 6%、玉米漿1 3%、無機鹽0.5 4%、纖維物質1 2%、微量 元素0.001 0.0026%、其餘為水，PH為4.5 5.0。2.利用壓差法將培養好的種子在無菌狀態下接入發酵罐。3.培養條件溫度27 28°C，罐壓0.03 0.06Mpa，通風比1 0.8 1.2，培 養時間120 150小時.當DE值從最高處開始下降後，每小時脈衝流加補料一次，控制發酵液DE值。發酵過程中採用連續加氨控制PH在4.5 4.8。當發酵罐內容物體積達到發酵罐容積的三分之二時，往中轉罐分料；發酵罐不 停地補料，就不停地往中轉罐分料，在中轉罐中再進行補料持續發酵；當發酵罐、中轉 罐的內容物體積都達到三分之二時就可以同時放罐了。其特點是①提高初次放罐的起 始放罐活力；②分罐後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、產品提取1.將發酵液直接用板框壓濾機進行二次過濾，取其濾液在低溫條件下超濾濃縮 3 4倍，測定超濾濃縮酶液酶活力單位及其它各項理化指標，調配成標準酶活力單位， 並添加5 10%的山梨醇及鹽、苯甲酸鈉穩定劑，進行終端精濾罐裝，製成高純度、高 單位的食品級液體木聚糖酶製劑產品。2.將食品級液體酸性木聚糖酶產品，用澱粉吸附乾燥、粉碎製成食品級固體木 聚糖酶製劑產品。3.將食品級液體酸性木聚糖酶產品，用噴霧乾燥、粉碎製成食品級固體木聚糖 酶製劑產品。上述實例的生產酸性木聚糖酶的碳源，即糖為乳清粉和葡萄糖。上述實例中的生產酸性木聚糖酶的無機鹽是指(NH4)2S04、KH2PO4^ MgSO4和 CaCl_2 ο本實例生產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。本實例生產酸性木聚糖酶的纖維素粉是指麥麩。本發明在種子培養和發酵過程中培養基的各組份配比均為重量比。本發明實例產品的吸附法製造固體酶的吸附載體為澱粉或膨化澱粉，乾燥溫度 為50 60°C。生產出的食品級固體木聚糖酶製劑產品。提取收率勸0%，產品純度高、 質量穩定.本實例產品的各種理化指標見下表表 權利要求
1.利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法，其特徵在於，步驟如下利用裡氏木黴作 為原始菌株，搖瓶培養菌種，一級種子培養，二級種子培養，發酵，一級過濾，二級過 濾，超濾濃縮，化驗配兌，精濾灌裝得食品級液酶。
2.根據權利要求1所述的利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法，其特徵在於，詳細的 過程是一、菌種培養(1)菌種選取在酸性木聚糖酶生產中，選用裡氏木黴作為出發菌株，採用馬鈴薯 培養基製成斜面種子；(2)種母搖瓶培養在三角瓶中裝入種母培養基，滅菌後冷卻至室溫，接入一環斜 面種子，置於搖床，培養溫度28士 1°C的條件下培養30士2小時；二 .生產種子培養(1)一級種子培養a.在不鏽鋼種子罐中加入種子培養基量佔罐子容積的70 75%，蒸汽滅菌121°C， 罐壓0.1 0.12Mpa，時間25_35min，冷卻至27 28°C備用；種子培養基的各組份配 比糖1 3%、玉米漿1 3%、無機鹽1 3%、微量元素0.001 0.0026%、其餘為 水，PH 為 4.8 5.0 ；b.利用火焰滅菌法將培養好的種子在無菌狀態下接入種子罐；C.培養條件溫度27 28°C，罐壓0.05 O.lMpa，通風比1 0.7 1.0，培養時 間16 20小時；(2)二級種子培養a.在不鏽鋼種子罐中加入種子培養基量佔罐子容積的70 75%，蒸汽滅菌121°C， 罐壓0.1 0.12Mpa，時間25_35min ；冷卻至27 28°C備用；種子培養基的各組份配 比糖1 3%、玉米漿1 3%、無機鹽1 2%、微量元素0.001 0.0026%、其餘為 水，pH 為 5.0 5.5 ；b.將培養好的種子在無菌狀態下接入二級種子罐；c.培養條件溫度27 28°C，罐壓0.05 O.lMpa，通風比1 1 1.5，培養時間 6 8小時；三、發酵a.在不鏽鋼發酵罐中加入發酵培養基量佔罐子容積的55 60%，蒸汽滅菌121°C， 罐壓0.1 0.12Mpa，時間25_35min ；冷卻至27 28°C備用；發酵培養基的各組份配 比糖0.5 6%、玉米漿1 3%、無機鹽0.5 4%、纖維物質1 2%、微量元素 0.001 0.0026%、其餘為水，PH 為 4.5 5.0;b.將培養好的種子在無菌狀態下接入發酵罐；c.培養條件溫度27 28°C，罐壓0.03 0.06Mpa，通風比1 0.8 1.2，培養時 間120 150小時；當DE值從最高處開始下降後，每小時脈衝流加補料一次，控制發酵液DE值 2.0-2.5 ；發酵過程中採用連續加氨控制PH在4.5 4.8，發酵酶活450 500萬ug/ml(g).min ；四、產品提取將發酵液直接用板框壓濾機進行二次過濾，取其濾液在低溫條件下超濾濃縮3 4 倍，測定超濾濃縮酶液酶活力單位及其它各項理化指標，調配成標準酶活力單位，並添 加濾液重量5 10%的山梨醇、食鹽和苯甲酸鈉穩定劑，進行終端精濾罐裝，製成高純 度、高單位的食品級液體木聚糖酶製劑產品。
3.根據權利要求1所述的利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法，其特徵在於，將食品 級液體酸性木聚糖酶產品，用澱粉或膨化澱粉為吸附載體，乾燥、粉碎製成食品級固體 酸性木聚糖酶製劑產品，乾燥溫度為50 60°C。
4.根據權利要求1所述的利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法，其特徵在於，將食品 級液體酸性木聚糖酶產品，用噴霧乾燥、粉碎製成食品級固體酸性木聚糖酶製劑產品。
5.根據權利要求2所述的利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法，其特徵在於，上述發 明中的生產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.根據權利要求2所述的利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法，其特徵在於，上述發 明中的生產酸性木聚糖酶的無機鹽是指(NH4)2SCV KH2PO4^ MgSO4> CaCl2> K2HPO4^ NaNO3中的四種。
7.根據權利要求2所述的利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法，其特徵在於，本發明 生產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.根據權利要求2所述的利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法，其特徵在於，本發明 產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.根據權利要求2所述的利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法，其特徵在於，當發酵 物體積達到發酵罐體積一定量時，必須往中轉罐分料，發酵罐不停地補料，就不停地往 中轉罐分料，在中轉罐中再進行補料持續發酵，當發酵罐、中轉罐內的發酵物體積都達 到額定量時就同時放罐出料。
全文摘要
利用乳清粉生產酸性木聚糖酶的方法，步驟如下利用裡氏木黴作為原始菌株，搖瓶培養菌種，一級種子培養，二級種子培養，發酵，一級過濾，二級過濾，超濾濃縮，化驗配兌，精濾灌裝得食品級液酶。將食品級液體酸性木聚糖酶產品，用澱粉或膨化澱粉為吸附載體，乾燥、粉碎製成食品級固體酸性木聚糖酶製劑產品，將食品級液體酸性木聚糖酶產品，用噴霧乾燥、粉碎製成食品級固體酸性木聚糖酶製劑產品。本發明所提供的酸性木聚糖酶生產工藝簡單，菌種繁殖快，抗雜菌能力強，周期短，設備利用率高，成本低，所得木聚糖酶產品，其活性高。產品中的木聚糖酶、纖維素和β-葡聚糖酶、組份含量比例協調，最適用於飼料工業和啤酒行業。
文檔編號C12N9/42GK102010857SQ20101054119
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月9日 優先權日2010年11月9日
發明者易繼雲, 朱永明, 李洪兵, 李海清, 王永蘭, 胡永明 申請人:湖南鴻鷹祥生物工程股份有限公司