一种基于内生球毛壳菌浅盘发酵制得的酶鸡尾酒及其应用

本申请涉及固态发酵生产纤维素酶鸡尾酒，具体涉及一种基于内生球毛壳菌浅盘发酵制得的酶鸡尾酒及其应用。

背景技术：

1、作为木质纤维素的主要来源之一，农作物秸秆是一种重要的生物质资源。有数据表明，中国拥有农作物秸秆种类近20种，每年的产量约10亿吨。随着中国社会的发展，农作物秸秆的产量将进一步增加。目前，大部分农业废弃物如玉米芯、玉米秸秆、稻草、麦秸等都没有得到充分利用。通过生物方法将其转化为人类社会发展所需的能源和大宗化学品，对于缓解当前世界能源资源短缺、减轻全球环境污染课题等具有重要意义。

2、近年来，生物法处理木质纤维素生物质发展迅速。应用微生物或者微生物所产的酶来降解木质纤维素的方法称为生物法预处理。纤维素的酶法降解需要纤维素降解酶系的酶解作用，这需要多种纤维素酶的协同作用才能将纤维素转化成葡萄糖。木质纤维素降解酶数量众多，种类多样，虽然它们结构和作用方式都不尽相同，但是最重要的作用机制都是破坏木质纤维素生物质结构中纤维素、半纤维素、木质素组分之间的连接作用，释放出纤维素和半纤维素用于后续的酶解和发酵过程，多种纤维素酶协同作用将纤维素水解。这些酶大多属于碳水化合物活性酶类数据库(carbohydrate—active enzymes database，cazy)中的碳水化合物酯酶家族(carbohydrate esterase，ce)和糖苷水解酶家族(glycosidehydrolase，gh)。

3、微生物可以分泌纤维素酶、半纤维素酶和木质素酶等破坏木质纤维素生物质结构，提高木质纤维素生物质的利用，因此越来越成为木质纤维素综合利用的有效候选方案之一。在微生物发挥作用的过程中，通常是微生物首先分泌木质素酶去除掉生物质中的木质素组分，并释放出纤维素和半纤维素组分，然后再由微生物分泌的纤维素酶和半纤维素酶将纤维素和半纤维素分解成可发酵的单糖，并最终转化成一些高值化的大宗化学品如生物乙醇、生物柴油等。目前已经鉴定的具有木质纤维素生物质降解能力的细菌主要有梭菌属、纤维单胞菌属、芽孢杆菌和链霉菌属等，真菌菌属有里氏木霉、曲霉和青霉菌属等。但是这些菌株所产生的纤维素酶鸡尾酒普遍存在酶活性不高，降解能力不强的窘况。特别是对于原生生物质的水解效果更是微乎其微。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种基于内生球毛壳菌浅盘发酵制得的酶鸡尾酒及其应用，通过浅盘发酵可以缩短发酵周期，扩大酶的产量，同时所述酶鸡尾酒对玉米芯、玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆等生物质表现出较强的水解性能。

2、本发明采取的一种技术方案是：一种基于内生球毛壳菌浅盘发酵制得的酶鸡尾酒，所述酶鸡尾酒由名称为chaetomium globosum dx-ths3的球毛壳菌通过浅盘发酵方式制得；所述酶鸡尾酒对生物质中的木质纤维素具有高效降解作用。

3、进一步地，所述浅盘发酵方式的具体方法为：

4、将球毛壳菌chaetomium globosum dx-ths3接种在pda培养基中进行培养，完成菌株活化；将完成活化的球毛壳菌chaetomium globosum dx-ths3制备成种子液；

5、在浅盘中以水稻秸秆和麦麸的比例为5～7:3～1，初始含水量为60～80％，温度为25～30℃的条件对种子液进行固态发酵，发酵完毕后添加蒸馏水进行振荡并过滤，再进行离心，取上清液作为所述酶鸡尾酒。

6、进一步地，所述酶鸡尾酒中最大cmcase活性达到36u/gds。

7、进一步地，所述球毛壳菌chaetomium globosum dx-ths3在pda培养基中的培养温度为25～30℃，培养周期为2～3天；

8、用无菌接种环从pda培养基上挑取适量菌丝，转接入pdb培养基中，在温度为28～30℃、ph值为6～8、转速为160～200r/min的条件下培养2～3天，制得种子液；

9、种子液在浅盘中固态发酵的温度为28～30℃，发酵时间为7～10天；振荡过程在常温下进行，转速为160～200r/min，振荡时间为30～60min；离心温度为4℃，转速为8000～10000r/min，离心时间为15～20min。

10、本发明采取的第二种技术方案是：上述技术方案所述的酶鸡尾酒的应用，所述酶鸡尾酒用于对生物质中的木质纤维素进行水解。

11、进一步地，所述生物质为玉米芯、玉米秸秆、水稻秸秆或小麦秸秆。

12、进一步地，所述酶鸡尾酒对未经处理的玉米芯、玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆分别具有54％、44％、46％和46％的水解效率；对经过碱处理后的玉米芯和玉米秸秆分别具有94.8％和72.7％的水解效率；对经过酸处理后的水稻秸秆和小麦秸秆分别具有94.8％和91.2％的水解效率。

13、本发明的有益效果在于：本发明通过浅盘发酵的方式可有效扩大发酵产量，并且有利于通气，促进发酵过程中菌体的热交换；本发明制得的酶鸡尾酒相比于市面上其他的产酶真菌，水解性能显著提升，对未经处理或经过酸/碱处理的多种木质纤维素生物质，例如玉米芯、玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆，均具有较强的水解作用。

技术特征：

1.一种基于内生球毛壳菌浅盘发酵制得的酶鸡尾酒，其特征在于，所述酶鸡尾酒由名称为chaetomium globosum dx-ths3的球毛壳菌通过浅盘发酵方式制得；所述酶鸡尾酒对生物质中的木质纤维素具有高效降解作用。

2.根据权利要求1所述的一种基于内生球毛壳菌浅盘发酵制得的酶鸡尾酒，其特征在于，所述浅盘发酵方式的具体方法为：

3.根据权利要求2所述的一种基于内生球毛壳菌就浅盘发酵制得的酶鸡尾酒，其特征在于，所述酶鸡尾酒中最大cmcase活性达到36u/gds。

4.根据权利要求2所述的一种基于内生球毛壳菌浅盘发酵制得的酶鸡尾酒，其特征在于，所述球毛壳菌chaetomium globosum dx-ths3在pda培养基中的培养温度为25～30℃，培养周期为2～3天；

5.权利要求1～4任一权利要求所述的一种基于内生球毛壳菌浅盘发酵制得的酶鸡尾酒的应用，其特征在于，所述酶鸡尾酒用于对生物质中的木质纤维素进行水解。

6.根据权利要求5所述的一种基于内生球毛壳菌浅盘发酵制得的酶鸡尾酒的应用，其特征在于，所述生物质为玉米芯、玉米秸秆、水稻秸秆或小麦秸秆。

技术总结
本申请涉及一种基于内生球毛壳菌浅盘发酵制得的酶鸡尾酒及其应用，所述酶鸡尾酒由名称为Chaetomium globosum DX‑THS3的球毛壳菌通过浅盘发酵方式制得；所述酶鸡尾酒用于对生物质，例如玉米芯、玉米秸秆、水稻秸秆或小麦秸秆中的木质纤维素进行水解。本发明通过浅盘发酵可以缩短发酵周期，扩大酶的产量，同时所述酶鸡尾酒对玉米芯、玉米秸秆、水稻秸秆和小麦秸秆等生物质表现出较强的水解性能。

技术研发人员：朱笃,潘英豪,高波良,肖依文,汪涯
受保护的技术使用者：江西科技师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29