利用乳清粉生产酸性木聚糖酶的方法

摘要

利用乳清粉生产酸性木聚糖酶的方法，步骤如下：利用里氏木霉作为原始菌株，摇瓶培养菌种，一级种子培养，二级种子培养，发酵，一级过滤，二级过滤，超滤浓缩，化验配兑，精滤灌装得食品级液酶。将食品级液体酸性木聚糖酶产品，用淀粉或膨化淀粉为吸附载体，干燥、粉碎制成食品级固体酸性木聚糖酶制剂产品，将食品级液体酸性木聚糖酶产品，用喷雾干燥、粉碎制成食品级固体酸性木聚糖酶制剂产品。本发明所提供的酸性木聚糖酶生产工艺简单，菌种繁殖快，抗杂菌能力强，周期短，设备利用率高，成本低，所得木聚糖酶产品，其活性高。产品中的木聚糖酶、纤维素和β-葡聚糖酶、组份含量比例协调，最适用于饲料工业和啤酒行业。

说明书

领域技术

本发明涉及一种木聚糖酶的生产方法，尤其涉及一种利用乳清粉生产酸性木聚糖酶的方法.

背景技术

木聚糖酶是指可将木聚糖降解成低聚糖和木糖的一组酶的总称，主要包括β-1，4木聚糖酶和β-木糖苷酶，它能将植物中的木聚糖降解成单糖.木聚糖酶是一种新型酶制剂，目前主要应用于饲料、啤酒、等工业.

木聚糖酶作为饲料添加剂，可以有效水解非淀粉多糖等抗营养因子和破解植物细胞壁、降低粘度、促进植物有效物质的释放和营养物质的吸收，增强动物的生产能力与抗病能力，降低畜、禽发病率，减少动物排泄物造成的污染。提高饲料利用率，降低饲料成本。是一种环保型添加剂。在发展环保型畜牧业中具有十分重要的意义与价值。用于啤酒行业，能够降解大麦等谷物细胞壁中的木糖，有助于加快酶的作用，提高麦芽汁的过滤速度。防止啤酒浑浊，减少生产成本。

近几年来，木聚糖酶发展较快，目前已成为世界上产销量最大的五种工业酶制剂之一.生产木聚糖酶的原材料有很多种，包括玉米芯、豆饼粉、麸皮、玉米浆等原材料。目前多数科研院所和企业大都选用玉米芯、麸皮、稻草等作为木聚糖酶的主要原材料，利用芽胞杆菌作为原始菌株，其产品的酶活性不高。

发明内容

本发明以乳清粉作为主要生产原材料，利用里氏木霉作为原始菌株生产木聚糖酶，除含高活力的木聚糖酶外，还含有一定比例的纤维素酶和β-葡聚糖酶。应用在饲料行业，可起到一酶多用的效果。

这种利用乳清粉生产酸性木聚糖酶的方法，其特征在于步骤如下：利用里氏木霉作为原始菌株，摇瓶培养菌种，一级种子培养，二级种子培养，发酵，一级过滤，二级过滤，超滤浓缩，化验配兑，精滤灌装得食品级液酶。详细的过程是：

一、菌种培养：

(1)菌种选取：在酸性木聚糖酶生产中，选用里氏木霉作为出发菌株，采用马铃薯培养基制成斜面种子；

(2)种母摇瓶培养：在三角瓶中装入种母培养基，灭菌后冷却至室温，接入一环斜面种子，置于摇床，培养温度28±1℃的条件下培养30±2小时；

二.生产种子培养：

(1)一级种子培养：

a.在不锈钢种子罐中加入种子培养基量占罐子容积的70～75％，蒸汽灭菌121℃，罐压0.1～0.12Mpa，时间25-35min，冷却至27～28℃备用；种子培养基的各组份配比：糖1～3％、玉米浆1～3％、无机盐1～3％、微量元素0.001～0.0026％、其余为水，PH为4.8～5.0；

b.利用火焰灭菌法将培养好的种子在无菌状态下接入种子罐；

c.培养条件：温度27～28℃，罐压0.05～0.1Mpa，通风比1∶0.7～1.0，培养时间16～20小时；

(2)二级种子培养：

a.在不锈钢种子罐中加入种子培养基量占罐子容积的70～75％，蒸汽灭菌121℃，罐压0.1～0.12Mpa，时间25-35min；冷却至27～28℃备用；种子培养基的各组份配比：糖1～3％、玉米浆1～3％、无机盐1～2％、微量元素0.001～0.0026％、其余为水，pH为5.0～5.5；

b.将培养好的种子在无菌状态下接入二级种子罐；

c.培养条件：温度27～28℃，罐压0.05～0.1Mpa，通风比1∶1～1.5，培养时间6～8小时；

三、发酵：

a.在不锈钢发酵罐中加入发酵培养基量占罐子容积的55～60％，蒸汽灭菌121℃，罐压0.1～0.12Mpa，时间25-35min；冷却至27～28℃备用；发酵培养基的各组份配比：糖0.5～6％、玉米浆1～3％、无机盐0.5～4％、纤维物质1～2％、微量元素0.001～0.0026％、其余为水，PH为4.5～5.0；

b.将培养好的种子在无菌状态下接入发酵罐；

c.培养条件：温度27～28℃，罐压0.03～0.06Mpa，通风比1∶0.8～1.2，培养时间120～150小时；

当DE值从最高处开始下降后，每小时脉冲流加补料一次，控制发酵液DE值2.0-2.5；

发酵过程中采用连续加氨控制PH在4.5～4.8，发酵酶活450～500万ug/ml(g).min；

当发酵物体积达到发酵罐体积一定量时，必须往中转罐分料，发酵罐不停地补料，就不停地往中转罐分料，在中转罐中再进行补料持续发酵，当发酵罐、中转罐内的发酵物体积都达到额定量时就可以同时放罐出料了；

四、产品提取：

将发酵液直接用板框压滤机进行二次过滤，取其滤液在低温条件下超滤浓缩3～4倍，测定超滤浓缩酶液酶活力单位及其它各项理化指标，调配成标准酶活力单位，并添加滤液重量5～10％的山梨醇、食盐和苯甲酸钠稳定剂，进行终端精滤罐装，制成高纯度、高单位的食品级液体木聚糖酶制剂产品。

将食品级液体酸性木聚糖酶产品，用淀粉或膨化淀粉为吸附载体，干燥、粉碎制成食品级固体酸性木聚糖酶制剂产品，干燥温度为50～60℃。生产出的食品级固体木聚糖酶制剂产品。提取收率≥80％，产品纯度高、质量稳定.

将食品级液体酸性木聚糖酶产品，用喷雾干燥、粉碎制成食品级固体酸性木聚糖酶制剂产品。

上述发明中的生产酸性木聚糖酶的碳源，即糖为乳清粉、葡萄糖、乳糖、蔗糖、木糖、果糖、麦芽糖中的二种。

上述发明中的生产酸性木聚糖酶的无机盐是指(NH₄)₂SO₄、KH₂PO₄、MgSO₄、CaCl₂、K₂HPO₄、NaNO₃中的四种。

本发明生产酸性木聚糖酶的微量元素是指铁、钴、锰、铜、锌、硼、钼中的一种或多种，以它们的可溶性化合物作为载体添加。

本发明产品的纤维素粉是指稻草粉、麦麸、蔗渣、玉米芯、微晶纤维中的一种或多种。

本发明所提供的酸性木聚糖酶生产工艺简单，菌种繁殖快，抗杂菌能力强，周期短，设备利用率高，成本低，所得木聚糖酶产品，其活性高。产品中的木聚糖酶、纤维素和β-葡聚糖酶、组份含量比例协调，最适用于饲料工业和啤酒行业.

附图说明

图1是酸性木聚糖酶液体发酵工艺流程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明详细说明如下：

一、菌种培养：

(1)菌种选取：在酸性木聚糖酶生产中，选用山东省食品发酵工业研究设计院提供的里氏木霉作为出发菌株，采用马铃薯培养基制成斜面种子备用.

(2)种母摇瓶培养：在1000ml三角瓶中装入种母培养基300ml，灭菌后冷却至室温，接入一环斜面种子，置于摇床转速220～250r/min，培养温度28±1℃的条件下培养30±2小时.

二.生产种子培养：

(1)一级种子培养：

1.在1M³不锈钢种子罐中加入种子培养基量占罐子容积的70～75％，蒸汽灭菌121℃，罐压0.1～0.12Mpa，时间30min。冷却至27～28℃备用；种子培养基的各组份配比：糖1～3％、玉米浆1～3％、无机盐1～3％、微量元素0.001～0.0026％、其余为水。PH为4.8～5.0。

2.利用火焰灭菌法将培养好的种子在无菌状态下接入种子罐.

3.培养条件：温度27～28℃，罐压0.05～0.1Mpa，通风比1∶0.8，培养时间18小时。

(2)二级种子培养：

1.在5M³不锈钢种子罐中加入种子培养基量占罐子容积的72％，蒸汽灭菌121℃，罐压0.1～0.12Mpa，时间30min。冷却至27～28℃备用；种子培养基的各组份配比：糖1～3％、玉米浆1～3％、无机盐1～2％、微量元素0.001～0.0026％、其余为水，PH为5.0～5.5。

2.利用压差法将培养好的种子在无菌状态下接入二级种子罐。

3.培养条件：温度27～28℃，罐压0.05～0.1Mpa，通风比1∶1～1.5，培养时间7小时。

三、发酵

1.在60M³不锈钢发酵罐中加入发酵培养基量占罐子容积的55～60％，蒸汽灭菌121℃，罐压0.1～0.12Mpa，时间30min。冷却至27～28℃备用；发酵培养基的各组份配比：糖0.5～6％、玉米浆1～3％、无机盐0.5～4％、纤维物质1～2％、微量元素0.001～0.0026％、其余为水，PH为4.5～5.0。

2.利用压差法将培养好的种子在无菌状态下接入发酵罐。

3.培养条件：温度27～28℃，罐压0.03～0.06Mpa，通风比1∶0.8～1.2，培养时间120～150小时.

当DE值从最高处开始下降后，每小时脉冲流加补料一次，控制发酵液DE值。

发酵过程中采用连续加氨控制PH在4.5～4.8。

当发酵罐内容物体积达到发酵罐容积的三分之二时，往中转罐分料；发酵罐不停地补料，就不停地往中转罐分料，在中转罐中再进行补料持续发酵；当发酵罐、中转罐的内容物体积都达到三分之二时就可以同时放罐了。其特点是：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提高一次性酶的处理量。

四、产品提取：

1.将发酵液直接用板框压滤机进行二次过滤，取其滤液在低温条件下超滤浓缩3～4倍，测定超滤浓缩酶液酶活力单位及其它各项理化指标，调配成标准酶活力单位，并添加5～10％的山梨醇及盐、苯甲酸钠稳定剂，进行终端精滤罐装，制成高纯度、高单位的食品级液体木聚糖酶制剂产品。

2.将食品级液体酸性木聚糖酶产品，用淀粉吸附干燥、粉碎制成食品级固体木聚糖酶制剂产品。

3.将食品级液体酸性木聚糖酶产品，用喷雾干燥、粉碎制成食品级固体木聚糖酶制剂产品。

上述实例的生产酸性木聚糖酶的碳源，即糖为：乳清粉和葡萄糖。

上述实例中的生产酸性木聚糖酶的无机盐是指(NH₄)₂SO₄、KH₂PO₄、MgSO₄和CaCl₂。

本实例生产酸性木聚糖酶的微量元素是指铁、钴、锰和铜，以它们的可溶性化合物作为载体添加。

本实例生产酸性木聚糖酶的纤维素粉是指麦麸。

本发明在种子培养和发酵过程中培养基的各组份配比均为重量比。

本发明实例产品的吸附法制造固体酶的吸附载体为淀粉或膨化淀粉，干燥温度为50～60℃。生产出的食品级固体木聚糖酶制剂产品。提取收率≥80％，产品纯度高、质量稳定.

本实例产品的各种理化指标见下表：

表1