利用酵母细胞制备诱导糖并诱导纤维素酶合成的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种利用酵母细胞制备诱导糖并诱导纤维素酶合成的方法。
【背景技术】
[0002]木质纤维素材料是地球上丰富的可在生资源，其可以被分解为葡萄糖、木糖等单糖被进一步利用生产乙醇等生物基化学品。目前，虽然将秸杆等农业废弃物经纤维素酶酶解生产乙醇的方法已经被广泛认同，但是受到秸杆转化为生物基化学品过程中几个关键因素的制约。纤维素酶水解效率低、生产成本高是制约因素之一。
[0003]纤维素酶的生产方法主要采用木质纤维素材料做底物微生物发酵，而木质纤维素材料的组成和结构影响其水解效率，从而影响纤维素酶的生产。研究中已经有报道的诱导纤维素酶的木质纤维素底物有玉米芯、玉米秸杆、稻草、麸皮等。他们均含有较高的木质素，且结构致密，难以被水解利用。也有研究人员制备槐糖等诱导物，在发酵培养基添加进行诱导纤维素酶的合成，但由于槐糖的制备工艺复杂，成本较高，在纤维素发酵生产难以进行推广应用。因此筛选一种原料来源丰富，价格低廉，制备方法简单的诱导糖对于纤维素酶的发酵生产具有很大帮助。
[0004]酵母细胞壁是由葡聚糖、甘露聚糖等组成。经过处理的酵母细胞壁水解为酵母多糖，酵母多糖在一定条件下进一步水解并发生部分转糖苷作用，可聚合为多种二糖。这些二糖对纤维素酶的诱导合成具有很大作用，应用其作纤维素酶的发酵生产诱导物具有成本低廉，易于控制，易于工业化应用等优势。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0006]本发明还有一个目的是提供一种利用酵母多糖诱导纤维素酶合成的方法，本发明的方法通过将酵母多糖制备为诱导糖，同时也能利用其中的葡萄糖作为碳源，解决了纤维素酶合成中诱导糖原料来源少、价格昂贵，制备工艺复杂等问题，同时，极大提高了纤维素酶的产量。
[0007]为此，本发明提供的技术方案为:
[0008]—种利用酵母细胞制备诱导糖并诱导纤维素酶合成的方法，包括以下步骤:
[0009]步骤一、利用酵母多糖制备诱导糖:于温度90-130°C下，利用0.2mol/L-3mol/L的酸水解酵母多糖2?4h，以获得诱导糖；
[0010]步骤二、将木霉菌接种于添加有步骤一中得到的诱导糖的发酵培养基中进行培养，合成纤维素酶。
[0011]优选的是，所述的利用酵母细胞制备诱导糖并诱导纤维素酶合成的方法中，所述步骤一中，所述酸为盐酸、硫酸、磷酸、醋酸或硝酸。
[0012]更优选的是，所述的利用酵母细胞制备诱导糖并诱导纤维素酶合成的方法中，所述步骤一中，所述酸为硫酸。
[0013]优选的是，所述的利用酵母细胞制备诱导糖并诱导纤维素酶合成的方法中，所述步骤一中，所述酵母多糖的浓度为1%_30% (w/w)。
[0014]优选的是，所述的利用酵母细胞制备诱导糖并诱导纤维素酶合成的方法中，所述步骤二中，所述发酵培养基中的诱导糖在发酵培养前或发酵培养过程中添加到所述发酵培养基中。
[0015]优选的是，所述的利用酵母细胞制备诱导糖并诱导纤维素酶合成的方法中，所述木霉菌为里氏木霉。
[0016]优选的是，所述的利用酵母细胞制备诱导糖并诱导纤维素酶合成的方法中，所述发酵培养基中包含诱导糖，所述诱导糖中二糖的浓度为0.5?6.5g/L。
[0017]优选的是，所述的利用酵母细胞制备诱导糖并诱导纤维素酶合成的方法中，所述酵母多糖来源于发酵工业中废弃的酵母菌体。
[0018]本发明至少包括以下有益效果:
[0019]酵母细胞易得，且由酵母多糖制备诱导糖的制作方法较为简单，符合原料来源丰富且价格低廉，诱导糖中含有大量能够诱导纤维素合成的二糖，比如纤维素二糖、龙胆二糖、槐糖等，因此，将酵母多糖制作的诱导糖用于诱导发酵合成纤维素酶，能够进行推广应用。
[0020]本发明通过在纤维素酶发酵培养基中添加诱导糖，降低了发酵培养基的成本，解决了纤维素酶合成成本高的问题。
[0021]本发明的方法通过将酵母多糖制备为诱导糖，同时也能利用其中的葡萄糖作为碳源，解决了纤维素酶合成中诱导糖原料来源少、价格昂贵，制备工艺复杂等问题，同时，极大提高了纤维素酶的产量。
[0022]本发明工艺简单，成本低，原料来源丰富，且能够一举多得，适于工业推广。
[0023]本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0025]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0026]本发明提供一种利用酵母细胞制备诱导糖并诱导纤维素酶合成的方法，包括以下步骤:
[0027]步骤一、利用酵母多糖制备诱导糖:于温度90-130°C下，利用0.2mOl/L-3mOVL的酸水解酵母多糖2?4h，以获得诱导糖，包括纤维素二糖、龙胆二糖、槐糖；
[0028]步骤二、将木霉菌接种于添加有步骤一中得到的诱导糖的发酵培养基中进行培养，合成纤维素酶。
[0029]酵母细胞易得，且由酵母多糖制备诱导糖的制作方法较为简单，符合原料来源丰富且价格低廉，诱导糖中含有大量能够诱导纤维素合成的二糖，比如纤维素二糖、龙胆二糖、槐糖等，因此，将酵母多糖制作的诱导糖用于诱导发酵合成纤维素酶，能够进行推广应用。
[0030]本发明通过在纤维素酶发酵培养基中添加诱导糖，降低了发酵培养基的成本，解决了纤维素酶合成成本高的问题。
[0031]在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述步骤一中，所述酸为盐酸、硫酸、磷酸、醋酸或硝酸。
[0032]在上述方案中，作为优选，所述步骤一中，所述酸为硫酸。
[0033]在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述步骤一中，所述酵母多糖的浓度为I %-30% (w/w) ο
[0034]在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述步骤二中，所述发酵培养基中的诱导糖在发酵培养前或发酵培养过程中添加到所述发酵培养基中。
[0035]在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述木霉菌为里氏木霉。
[0036]在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述发酵培养基中包含诱导糖，所述诱导糖中二糖的浓度为0.5?6.5g/L。并且，在该发酵培养基中不需要额外添加葡萄糖。因为诱导糖中含有较多量的葡萄糖，因此也节省了葡萄糖，进一步降低了生产成本，一举多得。
[0037]在本发明的其中一个实施例中，作为优选，所述酵母多糖来源于发酵工业中废弃的酵母菌体。原料易得，来源广泛。
[0038]实施例一
[0039](I)诱导糖液的获取:依照中国专利申请号201110043824.3中公开的方法制备得到酵母多糖，之后用如下的方法处理酵母多糖制得诱导糖:在90°C下，用0.5mol/U^H2S04溶液配成4%的底物浓度水解3h，后产生的水解液含有6g/L的葡萄糖，0.8g/L 二糖。
[0040](2)菌种获取:将里氏木霉菌株接种于PDA斜面，于28°C恒温培养箱中培养6d。然后将PDA斜面培养基上活化后的菌株制备成浓度为2 X 17个/mL的抱子悬液，按照3%的接种量接种于新鲜的种子培养基中，其中种子培养基组成为:微晶纤维素2%，玉米浆1%，葡萄糖I %，调节PH为4.5。置于30°C，转速180转/分的摇床上震荡培养。
[0041](3)将培养24h的种子培养液按照5%接种量接种至新鲜的发酵培养基中。发酵培养基的组成为:微晶纤维素3.3%，玉米浆1.7%，(NH4)2SO40.4% ,KH2PO40.6%，CaCO30.25% ,MgSO40.1%,水解液(以葡萄糖计)添加0.5%, 二糖添加量为0.67g/L，调节初始5.0。对照为微晶纤维素3.3%，玉米浆1.7% , (NH4)2SO40.4% ,KH2PO40.6%，Cara30.25%, ,MgSO40.1%,葡萄糖0.5 %，调节初始5.0。进行摇瓶发酵培养，于26°C，转速180转/分的摇床上震荡培养120h后。采用国际理论与应用化学联合会(IUPAC)推荐的国际标准方法测定发酵液酶活，得到滤纸酶活为6.95FPU/mL，对照组滤纸酶活为5.45FPU/mL。
[0042]实施例二
[0043](I)诱导糖液的获取:依照中国专利申请号201110043824.3中公开的方法制备得至IJ酵母多糖，之后用如下的方法处理酵母多糖制得诱导糖:在130°c下，用ImolA^H2SO4溶液配成20%的底物浓度水解3h，后产生的水解液含有35g/L的葡萄糖，6g/L 二糖。
[0044](2)菌种获取:将里氏木霉菌株接种于PDA斜面，于28°C恒温培养箱中培养6d。然后将PDA斜面培养基上活化后的菌株制备成浓度为2 X 17个/mL孢子悬液，按照3%的接种量接种于新鲜的种子培养基中，其中种子培养基组成为:微晶纤维素2%，玉米浆1%，葡萄糖I %，调节pH为4.5，置于30°C，转速180转/分的摇床上震荡培养。
[0045](3)将培养24h的种子培养液按照5 %接种量接种至新鲜的发酵培养基中进行摇瓶发酵培养，发酵培养基的组成为:微晶纤维素3.3% ,玉米浆1.7 %，(NH4)2SO40.4% ,KH2PO40.6% , CaTO30.25 % ,MgSO40.1%,水解液(以葡萄糖计)添加0.5 %，二糖添加量为0.85g/L，调节初始5.0。对照为微晶纤维素3.3%，玉米浆1.7%，(NH4) 2S040.4 %，KH2PO40.6 %，CaCO30.25 %，MgS040.I %，葡萄糖0.5 %，调节初始5.0。于26°C，转速180转/分的摇床上震荡培养120h后。采用国际理论与应用化学联合会(IUPAC)推荐的国际标准方法测定发酵液滤纸酶活7.24FPU/mL，对照为5.45FPU/mL。
[0046]实施例三
[0047](I)诱导糖液的获取:依照中国专利申请号201110043824.3中公开的方法制备得到酵母多糖，之后用如下的方法处理酵母多糖制得诱导糖在120°C温度下，用lmol/L的盐酸溶液配成15%的底物浓度水解2.5h，后产生的水解液含有24g/L的葡萄糖和2.4g/L 二糖。
[0048](2)菌种获取:将里氏木霉菌株接种于PDA斜面，于28°C恒温培养箱中培养6d。然后将PDA斜面培养基上活化后的菌株制备成浓度为2 X 17个/mL的抱子悬液，按照3%的接种量接种于新鲜的种子培养基中，其中种子培养基组成为:微晶纤维素2%，玉米浆1%，葡萄糖I %，调节PH为4.5。置于30°C，转速180转/分的摇床上震荡培养。