利用酵母細胞制備誘導糖并誘導纖維素酶合成的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種利用酵母細胞制備誘導糖并誘導纖維素酶合成的方法。
【背景技術】
[0002]木質纖維素材料是地球上豐富的可在生資源，其可以被分解為葡萄糖、木糖等單糖被進一步利用生產乙醇等生物基化學品。目前，雖然將秸桿等農業廢棄物經纖維素酶酶解生產乙醇的方法已經被廣泛認同，但是受到秸桿轉化為生物基化學品過程中幾個關鍵因素的制約。纖維素酶水解效率低、生產成本高是制約因素之一。
[0003]纖維素酶的生產方法主要采用木質纖維素材料做底物微生物發酵，而木質纖維素材料的組成和結構影響其水解效率，從而影響纖維素酶的生產。研究中已經有報道的誘導纖維素酶的木質纖維素底物有玉米芯、玉米秸桿、稻草、麩皮等。他們均含有較高的木質素，且結構致密，難以被水解利用。也有研究人員制備槐糖等誘導物，在發酵培養基添加進行誘導纖維素酶的合成，但由于槐糖的制備工藝復雜，成本較高，在纖維素發酵生產難以進行推廣應用。因此篩選一種原料來源豐富，價格低廉，制備方法簡單的誘導糖對于纖維素酶的發酵生產具有很大幫助。
[0004]酵母細胞壁是由葡聚糖、甘露聚糖等組成。經過處理的酵母細胞壁水解為酵母多糖，酵母多糖在一定條件下進一步水解并發生部分轉糖苷作用，可聚合為多種二糖。這些二糖對纖維素酶的誘導合成具有很大作用，應用其作纖維素酶的發酵生產誘導物具有成本低廉，易于控制，易于工業化應用等優勢。
【發明內容】
[0005]本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。
[0006]本發明還有一個目的是提供一種利用酵母多糖誘導纖維素酶合成的方法，本發明的方法通過將酵母多糖制備為誘導糖，同時也能利用其中的葡萄糖作為碳源，解決了纖維素酶合成中誘導糖原料來源少、價格昂貴，制備工藝復雜等問題，同時，極大提高了纖維素酶的產量。
[0007]為此，本發明提供的技術方案為:
[0008]—種利用酵母細胞制備誘導糖并誘導纖維素酶合成的方法，包括以下步驟:
[0009]步驟一、利用酵母多糖制備誘導糖:于溫度90-130°C下，利用0.2mol/L-3mol/L的酸水解酵母多糖2?4h，以獲得誘導糖；
[0010]步驟二、將木霉菌接種于添加有步驟一中得到的誘導糖的發酵培養基中進行培養，合成纖維素酶。
[0011]優選的是，所述的利用酵母細胞制備誘導糖并誘導纖維素酶合成的方法中，所述步驟一中，所述酸為鹽酸、硫酸、磷酸、醋酸或硝酸。
[0012]更優選的是，所述的利用酵母細胞制備誘導糖并誘導纖維素酶合成的方法中，所述步驟一中，所述酸為硫酸。
[0013]優選的是，所述的利用酵母細胞制備誘導糖并誘導纖維素酶合成的方法中，所述步驟一中，所述酵母多糖的濃度為1%_30% (w/w)。
[0014]優選的是，所述的利用酵母細胞制備誘導糖并誘導纖維素酶合成的方法中，所述步驟二中，所述發酵培養基中的誘導糖在發酵培養前或發酵培養過程中添加到所述發酵培養基中。
[0015]優選的是，所述的利用酵母細胞制備誘導糖并誘導纖維素酶合成的方法中，所述木霉菌為里氏木霉。
[0016]優選的是，所述的利用酵母細胞制備誘導糖并誘導纖維素酶合成的方法中，所述發酵培養基中包含誘導糖，所述誘導糖中二糖的濃度為0.5?6.5g/L。
[0017]優選的是，所述的利用酵母細胞制備誘導糖并誘導纖維素酶合成的方法中，所述酵母多糖來源于發酵工業中廢棄的酵母菌體。
[0018]本發明至少包括以下有益效果:
[0019]酵母細胞易得，且由酵母多糖制備誘導糖的制作方法較為簡單，符合原料來源豐富且價格低廉，誘導糖中含有大量能夠誘導纖維素合成的二糖，比如纖維素二糖、龍膽二糖、槐糖等，因此，將酵母多糖制作的誘導糖用于誘導發酵合成纖維素酶，能夠進行推廣應用。
[0020]本發明通過在纖維素酶發酵培養基中添加誘導糖，降低了發酵培養基的成本，解決了纖維素酶合成成本高的問題。
[0021]本發明的方法通過將酵母多糖制備為誘導糖，同時也能利用其中的葡萄糖作為碳源，解決了纖維素酶合成中誘導糖原料來源少、價格昂貴，制備工藝復雜等問題，同時，極大提高了纖維素酶的產量。
[0022]本發明工藝簡單，成本低，原料來源豐富，且能夠一舉多得，適于工業推廣。
[0023]本發明的其它優點、目標和特征將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。
【具體實施方式】
[0024]下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0025]應當理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。
[0026]本發明提供一種利用酵母細胞制備誘導糖并誘導纖維素酶合成的方法，包括以下步驟:
[0027]步驟一、利用酵母多糖制備誘導糖:于溫度90-130°C下，利用0.2mOl/L-3mOVL的酸水解酵母多糖2?4h，以獲得誘導糖，包括纖維素二糖、龍膽二糖、槐糖；
[0028]步驟二、將木霉菌接種于添加有步驟一中得到的誘導糖的發酵培養基中進行培養，合成纖維素酶。
[0029]酵母細胞易得，且由酵母多糖制備誘導糖的制作方法較為簡單，符合原料來源豐富且價格低廉，誘導糖中含有大量能夠誘導纖維素合成的二糖，比如纖維素二糖、龍膽二糖、槐糖等，因此，將酵母多糖制作的誘導糖用于誘導發酵合成纖維素酶，能夠進行推廣應用。
[0030]本發明通過在纖維素酶發酵培養基中添加誘導糖，降低了發酵培養基的成本，解決了纖維素酶合成成本高的問題。
[0031]在本發明的其中一個實施例中，作為優選，所述步驟一中，所述酸為鹽酸、硫酸、磷酸、醋酸或硝酸。
[0032]在上述方案中，作為優選，所述步驟一中，所述酸為硫酸。
[0033]在本發明的其中一個實施例中，作為優選，所述步驟一中，所述酵母多糖的濃度為I %-30% (w/w) ο
[0034]在本發明的其中一個實施例中，作為優選，所述步驟二中，所述發酵培養基中的誘導糖在發酵培養前或發酵培養過程中添加到所述發酵培養基中。
[0035]在本發明的其中一個實施例中，作為優選，所述木霉菌為里氏木霉。
[0036]在本發明的其中一個實施例中，作為優選，所述發酵培養基中包含誘導糖，所述誘導糖中二糖的濃度為0.5?6.5g/L。并且，在該發酵培養基中不需要額外添加葡萄糖。因為誘導糖中含有較多量的葡萄糖，因此也節省了葡萄糖，進一步降低了生產成本，一舉多得。
[0037]在本發明的其中一個實施例中，作為優選，所述酵母多糖來源于發酵工業中廢棄的酵母菌體。原料易得，來源廣泛。
[0038]實施例一
[0039](I)誘導糖液的獲取:依照中國專利申請號201110043824.3中公開的方法制備得到酵母多糖，之后用如下的方法處理酵母多糖制得誘導糖:在90°C下，用0.5mol/U^H2S04溶液配成4%的底物濃度水解3h，后產生的水解液含有6g/L的葡萄糖，0.8g/L 二糖。
[0040](2)菌種獲取:將里氏木霉菌株接種于PDA斜面，于28°C恒溫培養箱中培養6d。然后將PDA斜面培養基上活化后的菌株制備成濃度為2 X 17個/mL的抱子懸液，按照3%的接種量接種于新鮮的種子培養基中，其中種子培養基組成為:微晶纖維素2%，玉米漿1%，葡萄糖I %，調節PH為4.5。置于30°C，轉速180轉/分的搖床上震蕩培養。
[0041](3)將培養24h的種子培養液按照5%接種量接種至新鮮的發酵培養基中。發酵培養基的組成為:微晶纖維素3.3%，玉米漿1.7%，(NH4)2SO40.4% ,KH2PO40.6%，CaCO30.25% ,MgSO40.1%,水解液(以葡萄糖計)添加0.5%, 二糖添加量為0.67g/L，調節初始5.0。對照為微晶纖維素3.3%，玉米漿1.7% , (NH4)2SO40.4% ,KH2PO40.6%，Cara30.25%, ,MgSO40.1%,葡萄糖0.5 %，調節初始5.0。進行搖瓶發酵培養，于26°C，轉速180轉/分的搖床上震蕩培養120h后。采用國際理論與應用化學聯合會(IUPAC)推薦的國際標準方法測定發酵液酶活，得到濾紙酶活為6.95FPU/mL，對照組濾紙酶活為5.45FPU/mL。
[0042]實施例二
[0043](I)誘導糖液的獲取:依照中國專利申請號201110043824.3中公開的方法制備得至IJ酵母多糖，之后用如下的方法處理酵母多糖制得誘導糖:在130°c下，用ImolA^H2SO4溶液配成20%的底物濃度水解3h，后產生的水解液含有35g/L的葡萄糖，6g/L 二糖。
[0044](2)菌種獲取:將里氏木霉菌株接種于PDA斜面，于28°C恒溫培養箱中培養6d。然后將PDA斜面培養基上活化后的菌株制備成濃度為2 X 17個/mL孢子懸液，按照3%的接種量接種于新鮮的種子培養基中，其中種子培養基組成為:微晶纖維素2%，玉米漿1%，葡萄糖I %，調節pH為4.5，置于30°C，轉速180轉/分的搖床上震蕩培養。
[0045](3)將培養24h的種子培養液按照5 %接種量接種至新鮮的發酵培養基中進行搖瓶發酵培養，發酵培養基的組成為:微晶纖維素3.3% ,玉米漿1.7 %，(NH4)2SO40.4% ,KH2PO40.6% , CaTO30.25 % ,MgSO40.1%,水解液(以葡萄糖計)添加0.5 %，二糖添加量為0.85g/L，調節初始5.0。對照為微晶纖維素3.3%，玉米漿1.7%，(NH4) 2S040.4 %，KH2PO40.6 %，CaCO30.25 %，MgS040.I %，葡萄糖0.5 %，調節初始5.0。于26°C，轉速180轉/分的搖床上震蕩培養120h后。采用國際理論與應用化學聯合會(IUPAC)推薦的國際標準方法測定發酵液濾紙酶活7.24FPU/mL，對照為5.45FPU/mL。
[0046]實施例三
[0047](I)誘導糖液的獲取:依照中國專利申請號201110043824.3中公開的方法制備得到酵母多糖，之后用如下的方法處理酵母多糖制得誘導糖在120°C溫度下，用lmol/L的鹽酸溶液配成15%的底物濃度水解2.5h，后產生的水解液含有24g/L的葡萄糖和2.4g/L 二糖。
[0048](2)菌種獲取:將里氏木霉菌株接種于PDA斜面，于28°C恒溫培養箱中培養6d。然后將PDA斜面培養基上活化后的菌株制備成濃度為2 X 17個/mL的抱子懸液，按照3%的接種量接種于新鮮的種子培養基中，其中種子培養基組成為:微晶纖維素2%，玉米漿1%，葡萄糖I %，調節PH為4.5。置于30°C，轉速180轉/分的搖床上震蕩培養。