青霉菌、固态发酵产纤维素酶及其制柚皮高酯果胶的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201210420183.3

申请日:

2012.10.29

公开号:

CN103087922A

公开日:

2013.05.08

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):C12N 1/14申请日:20121029授权公告日:20140528终止日期:20141029|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C12N 1/14申请日:20121029|||公开

IPC分类号:

C12N1/14; C12N9/42; C12P19/14; C12R1/80(2006.01)N

主分类号:

C12N1/14

申请人:

温州大学

发明人:

周茂洪; 赵肖为

地址:

325035 浙江省温州市茶山高教园区

优先权:

专利代理机构:

北京汇泽知识产权代理有限公司 11228

代理人:

张秋越

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内容摘要

本发明公开了一株青霉菌、固态发酵产纤维素酶及其制柚皮高酯果胶的方法。该青霉菌菌株为青霉菌(Penicillium sp.)WZUX01,保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCC NO.6370。该青霉菌(Penicillium sp.)WZUX01固态发酵产纤维素酶,该纤维素酶可用于制备柚皮高酯果胶,以此方法制得的柚皮果胶中甲氧基含量可达30.48%。

权利要求书

权利要求书一株青霉菌,其特征在于,该菌株为青霉菌(Penicillium sp .)WZUX01,保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCC NO. 6370。
权利要求1所述的青霉菌固态发酵产纤维素酶的方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)所述菌株青霉菌WZUX01划线转接到PDA斜面培养基上, 25~35℃下培养3~6天;
2)以水洗脱步骤1)得到的培养物中的青霉菌,得到孢子悬液,接入灭菌的稻草麸皮培养基,25~35℃下培养5~7天,其中稻草麸皮培养基由如下重量比的成分构成:稻草粉:麸皮:(NH4)2SO4:水= 4~36:8~48 :0~16 :24~80;
3)步骤2)得到的固态培养物加入蒸馏水捣碎,35~45℃ 恒温浸提2~10h,过滤得酶液,经冷冻干燥得纤维素酶。
根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤2)中所述孢子悬液的孢子量为1×1012~9×1012个/mL,所述孢子悬液的接种量:孢子悬液和稻草麸皮培养基的体积重量比为1mL:1~3g。
根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤2)所述稻草麸皮培养基由如下重量比的成分构成:稻草粉:麸皮:(NH4)2SO4:水=8:32:8:52。
权利要求2~4任一项所述的青霉菌固态发酵产纤维素酶的方法得到的纤维素酶。
权利要求5所述的纤维素酶用于制备柚皮高酯果胶的方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)将柚皮烘干、粉碎,得柚皮粉;
2)将柚皮粉加入酶反应器内,加入缓冲液,再加入所述纤维素酶进行提取,然后离心得果胶液;
3)调节步骤2)所得果胶液的pH为5~9,加入乙醇,沉淀,离心,沉淀物干燥,得果胶。
根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤2)中所述缓冲液的pH值为5~7,柚皮粉和所述缓冲液的重量体积比为5~20g:100mL。
根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤2)中所述纤维素酶的加入重量为所述柚皮粉重量的1%~3%。
根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤2)中提取的条件为:在35~45℃下提取24~48 h。
根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤3)中调节步骤2)所得果胶液的pH为5~9,加入乙醇至其在果胶液中的体积百分比浓度为60~80%。

说明书

说明书青霉菌、固态发酵产纤维素酶及其制柚皮高酯果胶的方法 
技术领域
本发明属于酶学(C12P)技术,具体涉及一株青霉菌、其固态发酵产纤维素酶,及该纤维素酶用于制柚皮高酯果胶的方法。 
背景技术
果胶(Pectin)是一种亲水性植物胶,广泛存在于高等植物的根、茎、叶、果的细胞壁中。果胶主要成分是D‑半乳糖醛酸(D‑galactuonic acid),其中部分半乳糖醛酸被甲酯化,分子量约在3~18万之间。商品化果胶有液体果胶和果胶粉,果胶的色泽从乳白色到淡黄褐色,因原料、生产工艺而不同。根据酯化度(DM)不同,果胶分为高甲氧基果胶(酯化度大于50%,相当于甲氧基含量大于7%)和低甲氧基果胶(酯化度小于50%,相当于甲氧基含量小于7%),后者包括酰胺果胶。 
果胶具有良好的乳化、增稠、稳定和胶凝作用,在食品、纺织、印染、烟草、冶金等领域得到广泛的应用。由于果胶具有抗菌、止血、消肿、解毒、止泻、降血脂、抗辐射等作用,还是一种优良的药物制剂基质,可用来制造轻泻剂、止血剂、毒性金属解毒剂、血浆代用品等,是医药和化妆品工业不可缺少的辅料。果胶是人体七大营养素中水溶性膳食纤维的主要成分,随着功能性多糖的开发研究,果胶作为水溶性膳食纤维,越来越受到研究与加工行业的重视,具有良好的抗腹泻、抗癌、治疗糖尿病和减肥等多种作用。 
柚为芸香科柑桔属植物常绿果树的成熟果实,在我国南方许多地区大量种植。我国柚皮资源丰富,但大部分被丢弃,且造成了环境污染。柚皮中果胶含量较高,且所含果胶胶凝度高、级别高。因此,从柚皮中提取果胶具有较高的经济效益和社会效益。 
从柚皮中提取果胶目前已有商品化生产,也有许多文献报道,如周尽花报道了通过正交试验法得到的酸法提取柚皮果胶的工艺条件,果胶得率为14.9%(天然产物研究与开发,2006,18:483‑486),又如赵梅等报道了采用酸解法提取柚皮低甲氧基果胶的工艺条件,果胶得率为5.51%(食品与药品,2008,10(7):29‑31)。 
虽然酸提取法仍是目前最常用的果胶提取方法,但酸提取容易造成环境污染。因此人们积极探讨减少环境污染的其他提取方法。如离子交换法(孙润,食品工业科技,1989,(2):40‑41)、微波提取法(Dredycfuss M S,Appl Eneerio Nicobio,1980,38 (1):13;M Kratchanova,Carbohydrate Polymers,2004,56: 181~185;孔臻,郑州粮食学院学报,2000,21(2):11‑15),这些方法都难以实现工业化应用。 
最常用的果胶的分离方法是乙醇沉淀法。其他分离方法也有报道,如盐析法(邓红,食品科学,2002,23 ( 3 ):57‑60;张玲华,农牧产品开发,2000,(11):12~14)。乙醇沉淀法生产的果胶色泽浅、灰分含量少、胶凝度高、品质好。 虽然乙醇使用量较大,但若对废乙醇进行回收和循环利用, 则可降低生产成本。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是采用酶法提取柚皮果胶,以减轻酸法提取所造成的环境污染,同时提取率与酸法接近甚至超过酸法。 
为了解决上述技术问题,本发明提供了一株青霉菌固态发酵产纤维素酶及用于制备柚皮高酯果胶的新方法。其主要特点为用一株青霉菌进行固态发酵,萃取固态培养物中的纤维素酶,经冷冻干燥制得纤维素酶粉。用制得的纤维素酶粉提取柚皮果胶,用乙醇沉淀法沉淀酶提取液的果胶,离心后将沉淀干燥制得果胶成品,经测定其甲氧基含量属于高酯果胶。该发明提供的柚皮高酯果胶制备方法,其果胶粉的果胶提取率高于目前报道的酸提取法,且减轻酸对环境的污染。 
本发明提供一株青霉菌,该菌株为青霉菌(Penicillium sp .)WZUX01,保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCC NO. 6370。 
本发明还提供上述的青霉菌固态发酵产纤维素酶的方法,包括如下步骤: 
1)所述菌株青霉菌WZUX01划线转接到PDA斜面培养基上, 25~35℃下培养3~6天;
2)以水洗脱步骤1)得到的培养物中的青霉菌,得到孢子悬液,接入灭菌的稻草麸皮培养基,25~35℃下培养5~7天,其中稻草麸皮培养基由如下重量比的成分构成:稻草粉:麸皮:(NH4)2SO4:水= 4~36:8~48 :0~16 :24~80;
3)步骤2)得到的固态培养物加入蒸馏水捣碎,35~45℃ 恒温浸提2~10h,过滤,得酶液,经冷冻干燥即得纤维素酶。优选地,上述恒温浸提2~10h后,置于4℃下浸泡24 h。
优选地,上述步骤2)中所述孢子悬液的孢子量为1×1012~9×1012个/mL,所述孢子悬液的接种量:孢子悬液和稻草麸皮培养基的体积重量比为1 mL :1~3 g,优选为1:2。 
优选地,步骤2)所述稻草麸皮培养基由如下重量比的成分构成:稻草粉:麸皮:(NH4)2SO4:水=8:32:8:52。 
上述的青霉菌固态发酵产纤维素酶的方法得到的纤维素酶。 
本发明还提供上述的纤维素酶用于制备柚皮高酯果胶的方法,包括如下步骤: 
1)将柚皮烘干、粉碎,得柚皮粉;
2)将柚皮粉加入酶反应器内,加入缓冲液,再加入所述纤维素酶进行提取,然后离心得果胶液;
3)调节步骤2)所得果胶液的pH为5~9,加入乙醇,沉淀,离心得沉淀物,干燥,得果胶。沉淀时间优选为2~32h。
优选地,步骤2)中所述缓冲液的pH值为5~7,柚皮粉和所述缓冲液的重量体积比为5~20 g:100 mL ,所述缓冲液更优选为pH值为7的HAC/NaAC缓冲液。 
优选地,步骤2)中所述纤维素酶的加入重量为所述柚皮粉重量的1%~3%。 
优选地,步骤2)中提取的条件为:在35~45℃下提取24~48 h。 
优选地,步骤3)中调节步骤2)所得果胶液的pH为5~9,加入乙醇至其在果胶液中的体积百分比浓度为60~80%。 
本发明能够达到如下效果:青霉菌(Penicillium sp .)WZUX01固态发酵产纤维素酶的能力为每克固态培养物产CMC酶活力为8210.667U,所制得的纤维素酶粉的CMC酶活力为300U/mg;纤维素酶粉提取柚皮果胶的柚皮粉果胶提取率为19.30%,乙醇沉淀果胶的果胶沉淀率为80.23%,柚皮粉的果胶成品提取率为15.48%,所得果胶成品的甲氧基含量可达30.48%,属于高酯果胶。 
附图说明
图1是青霉菌(Penicillium sp .)WZUX01固态发酵产纤维素酶曲线。 
图2 是温度对纤维素酶粉CMC酶活力影响曲线。 
图3 是pH对纤维素酶粉CMC酶活力影响曲线。 
菌株保藏 
本发明的青霉(Penicillium sp .)WZUX01,保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号,保藏编号为CGMCC NO. 6370,保藏日期为2012年7月20日。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。 
实施例一:青霉菌(Penicillium sp .)WZUX01固态发酵产纤维素酶 
菌株
    青霉菌(Penicillium sp .)WZUX01,由温州大学生命与环境科学学院自温州茶山稻杆堆肥土壤中分离获得,保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏编号为CGMCC NO. 6370。
(2)培养基 
土豆培养基(PDA培养基):土豆汁1000mL,琼脂20g, pH自然。土豆汁的制备:取200g新鲜去皮土豆,切成小块,加1000mL蒸馏水煮1h后,以纱布过滤,用蒸馏水补至1000mL。
稻草麸皮培养基各组分的重量比为:稻草粉:麸皮:(NH4)2SO4:水=4~36:8~48:0~16:24~80,pH自然。 
(3)方法 
保藏菌株青霉菌WZUX01划线转接到PDA斜面培养基上,30℃培养4天,将10mL的无菌水分多次加入已长满霉菌的试管中,振荡制得孢子悬液,测定孢子悬液的孢子数量,将孢子悬液接入已灭菌的稻草麸皮培养基,搅拌均匀,在25‑35℃下培养4天,每天搅拌培养基1至2次。称取得到的固态培养物10g,加入90mL的蒸馏水捣碎,40℃、150r/min恒温水浴中振荡浸提4h,置于冰箱中(4℃)浸泡24 h,纱布过滤得粗酶液,4000rpm下离心15分种,得上清液(酶液),测定CMC酶活力。
CMC酶活力测定方法:吸取适当稀释后的酶液0.5mL于试管中,加入含0.5%CMC‑Na的柠檬酸‑柠檬酸钠缓冲液(0.05mol·L‑1,pH4.4)1.5 mL,然后在50℃水浴中反应30 min后,立即在每试管内加1.5mLDNS试剂,再在沸水中煮5 min后,立即用冷水冷却,定容至25mL,在520nm处测定OD值,从标准曲线求得其还原糖含量。CMC酶活力单位定义为每分钟内水解纤维素生成1μg还原糖量的酶量。以100℃水浴中灭活10min的酶液为空白对照(吴海龙等,科技通报,2008,24(6):769~776)。 
孢子悬液的孢子数量采用血球计数板法测定。 
稻草麸皮培养基配方和培养条件的设定及结果见下表1。 
各实验组稻草麸皮培养基总量均为20g,孢子悬液的数量为1×1012~9×1012/mL。 
表1稻草麸皮培养基配方和培养条件的设定及结果 实验组稻草:麸皮:(NH4)2SO4:水(W:W:W:W)温度(℃)CMC酶活力(U/g)136:24:0:40253960.6665216:24:16:44252390.889034:16:8:72253140.5000424:36:0:40305270.944558:32:8:52307220.500612:8:16:64303840.3890712:48:16:24352120.5000824:16:8:52352000.222098:12:0:80354590.000
表1中,温度是指孢子悬液接入已灭菌的稻草麸皮培养基的培养温度,CMC酶活力是指每g固态培养物的CMC酶活力。
从表1中各实验组的CMC酶活力数据可看出,稻草麸皮培养基的最佳配比为实验组5,即稻草粉∶麸皮∶(NH4)2SO4∶水=8∶32∶8∶52,pH自然。如称取稻草粉1.60g、麸皮6.40g、(NH4)2SO4 1.6g于250 mL烧杯中,加入10.4 mL蒸馏水,用玻璃棒搅拌均匀。 
在最优条件下进行产酶曲线测定,结果如附图1所示。由附图1可知其产酶峰值在144 h左右,即培养6天,CMC酶活力可达到8210.667U/g。 
实施例二:纤维素酶粉的特性测定 
(1)        纤维素酶粉的制备
将保藏的青霉菌(Penicillium sp.)WZUX01转接于PDA斜面培养基,30℃下培养4天,用无菌水洗脱得到孢子悬液接入灭菌的按实施例一实验组5配方的稻草麸皮培养基,孢子悬液的孢子量为1×1012~9×1012/mL,孢子悬液的接种量为孢子悬液:稻草麸皮培养基=1:2(V:W,mL/g),搅拌均匀后,30℃下培养6天,加入蒸馏水捣碎,40℃、150r/min恒温水浴中振荡浸提4h,置于4℃低温下浸泡24 h,过滤得粗酶液,经冷冻干燥得纤维素酶粉。
(2)纤维素酶粉最适温度测定 
称取适量纤维素酶粉用0.05mol·L‑1、pH4.4的柠檬酸‑柠檬酸钠缓冲液配制成酶液,按实施例一方法分别在25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃和60℃下测定CMC酶活力,结果见图2。由图2可知,纤维素酶粉的最适温度为35~45℃。
图2中,相对酶活力=某一温度下测得的CMC酶活力/测得的最高CMC酶活力×100%。 
(3)纤维素酶粉最适pH测定 
各称取适量纤维素酶粉用pH分别为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的缓冲液配制成酶溶液,其中pH为3.0、4.0、5.0和6.0用0.05mol·L‑1的柠檬酸‑柠檬酸钠缓冲液,pH为7.0、8.0和9.0的用0.05mol·L‑1的HAC/NaAc缓冲液,用与配制纤维素酶粉溶液相同的缓冲液分别配制不同pH的0.5% CMC‑Na溶液,按实施例一方法(测定温度为40℃)测定不同pH下的CMC酶活力,结果见图3。由图3可知,纤维素酶粉的最适pH为5~7。图3中,相对酶活力=某一pH下测得的CMC酶活力/测得的最高CMC酶活力×100%。
(4)纤维素酶粉CMC酶活力的测定 
称取适量纤维素酶粉用0.05mol·L‑1、pH 6.0的柠檬酸‑柠檬酸钠缓冲液配制成酶液,按实施例一方法(测定温度为40℃)测定CMC酶活力,经测定纤维素酶粉的CMC酶活力为300U/mg。
实施例三:纤维素酶粉提取柚皮果胶     
(1)柚皮处理
购买产自浙江省永嘉县的新鲜柚子皮,用剪刀剪成小碎块置于烘箱中于60℃下烘干(24‑72 h),粉碎,得柚皮粉保存以备用。
(2)方法 
称取一定量柚皮粉于酶反应器内,加入pH 7.0的HAC/NaAC缓冲液,柚皮粉:缓冲液为5~20:100(W:V,g/mL),再加入1%~3%按实施例二(1)法制得的纤维素酶粉(占柚皮粉的重量百分数),在35~45℃下提取24~48 h,然后在4000rpm下离心10min后测定上清液(果胶液)果胶浓度,计算果胶粉的果胶提取率。
果胶浓度的测定:取0.4mL果胶提取液定容至50mL,在加有冰块和水的烧杯里放4支试管,各缓慢加入6 mL浓硫酸,边冷却边加入定容的果胶液1mL,其中1支加入蒸馏水作对照,摇匀后在沸水中煮10min,冷却至室温后各加入1mL咔唑乙醇,室温下放置30min,于530nm下测OD值,从标准曲线求得果胶浓度(顾复昌,食品科学,1984,(8):45~46)。 
果胶提取率(%)=上清液果胶浓度(g/mL)×上清液体积(mL)/果胶粉量(g)×100%。 
纤维素酶粉抽提柚皮果胶的实验条件设定及结果见下表2。 
表2 纤维素酶粉抽提柚皮果胶的实验条件设定及结果 实验组柚皮粉:缓冲液(W:V,如g:mL)纤维素酶粉(占柚皮粉百分数,%)提取时间(h)提取温度(℃)果胶提取率(%)15:100124356.3025:1002364010.7835:100348457.68410:1001484516.74510:1002364019.30610:1003243514.32720:100148406.86820:100224459.66920:100336355.52
由表2可知实验组5果胶粉的果胶提取率最高,达到19.30%。  
实施例四:乙醇沉淀法沉淀果胶
按实施例三实验组5方法制备柚皮果胶液,各取果胶液100mL调节pH为5~9,然后加入乙醇至其在果胶液中的体积百分比浓度达到60~80%,沉淀2~32 h,沉淀结束后在4000rpm下离心10min后取沉淀在90~100℃下干燥至恒重得干燥果胶,称量果胶重量计算果胶沉淀得率。
沉淀得率(%)=干燥后果胶量(g)/果胶液果胶浓度(g/mL)×果胶液体积(mL)×100。 
乙醇沉淀法沉淀果胶的实验条件及结果见下表3。 
表3 乙醇沉淀法沉淀果胶的实验条件及结果 实验组沉淀pH乙醇浓度(%)沉淀时间(h)果胶沉淀率(%)1560251.802570858.8535803244.0147603273.295770880.236780262.8479603215.208970217.519980814.63
由表3可知,实验组5果胶的沉淀得率最高,达到80.23%。
实施例五:果胶产品甲氧基的测定 
果胶产品甲氧基的测定方法:用分析天平准确称取0.6‑1.0g的果胶成品,加100mL蒸馏水完全溶解后,加1%的酚酞指示剂2滴,用0.1mol·L‑1 NaOH滴定到粉红色0.5min内不褪色为终点,然后加20mL 0.5 mol·L‑1 NaOH标准溶液,皂化2.5 h,用0.5mol·L‑1 H2SO4标准溶液滴定至红色消失,计算果胶甲氧基含量(顾复昌,食品科学,1984,(8):45~46)。
    果胶甲氧基含量(%)= [(M1V1‑MV)×0.031]/W×100 
    V1:皂化加的NaOH标准溶液的体积(mL)
    M1:皂化加的NaOH标准溶液的摩尔浓度(mol·L‑1)
    V:滴定皂化量的碱消耗的H2SO4标准溶液的体积(mL)
    M:H2SO4标准溶液的摩尔浓度(mol·L‑1)
    0.031:甲氧基的毫摩尔数
W:果胶成品的质量(g)
经测定,由本发明的方法得到的果胶,甲氧基含量为30%左右,属于高酯果胶。
而按照最佳条件:称取3份按实施例三实验组5用纤维素酶粉提取的果胶液并经按实例四实验组5乙醇沉淀干燥后的果胶成品,测定其甲氧基含量,测得果胶的甲氧基平均含量为30.48%。 
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

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1、(10)申请公布号 CN 103087922 A (43)申请公布日 2013.05.08 CN 103087922 A *CN103087922A* (21)申请号 201210420183.3 (22)申请日 2012.10.29 CGMCC NO.6370 2012.07.20 C12N 1/14(2006.01) C12N 9/42(2006.01) C12P 19/14(2006.01) C12R 1/80(2006.01) (71)申请人 温州大学 地址 325035 浙江省温州市茶山高教园区 (72)发明人 周茂洪 赵肖为 (74)专利代理机构 北京汇泽知识产权代理有限 公司 1。

2、1228 代理人 张秋越 (54) 发明名称 青霉菌、 固态发酵产纤维素酶及其制柚皮高 酯果胶的方法 (57) 摘要 本发明公开了一株青霉菌、 固态发酵产纤维 素酶及其制柚皮高酯果胶的方法。该青霉菌菌株 为青霉菌 (Penicillium sp.) WZUX01, 保藏于中国 微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心, 保 藏编号为CGMCC NO.6370。 该青霉菌 (Penicillium sp.) WZUX01 固态发酵产纤维素酶, 该纤维素酶可 用于制备柚皮高酯果胶, 以此方法制得的柚皮果 胶中甲氧基含量可达 30.48%。 (83)生物保藏信息 (51)Int.Cl. 权利要求书 1。

3、 页 说明书 6 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103087922 A CN 103087922 A *CN103087922A* 1/1 页 2 1.一株青霉菌, 其特征在于, 该菌株为青霉菌 (Penicillium sp .) WZUX01, 保藏于中国 微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心, 保藏编号为 CGMCC NO. 6370。 2. 权利要求 1 所述的青霉菌固态发酵产纤维素酶的方法, 其特征在于, 包括如下步骤 : 1) 所述菌株青霉菌 WZUX01 划线转接到 。

4、PDA 斜面培养基上, 2535下培养 36 天 ; 2) 以水洗脱步骤 1) 得到的培养物中的青霉菌, 得到孢子悬液, 接入灭菌的稻草麸皮培 养基, 2535下培养 57 天, 其中稻草麸皮培养基由如下重量比的成分构成 : 稻草粉 : 麸 皮 :(NH4)2SO4: 水 = 436:848 :016 :2480 ; 3) 步骤 2) 得到的固态培养物加入蒸馏水捣碎, 3545 恒温浸提 210h, 过滤得酶液, 经冷冻干燥得纤维素酶。 3. 根据权利要求 2 所述的方法, 其特征在于, 步骤 2)中所述孢子悬液的孢子量为 1101291012个 /mL, 所述孢子悬液的接种量 : 孢子悬液和。

5、稻草麸皮培养基的体积重量比 为 1mL:1 3g。 4. 根据权利要求 2 所述的方法, 其特征在于, 步骤 2) 所述稻草麸皮培养基由如下重量 比的成分构成 : 稻草粉 : 麸皮 :(NH4)2SO4: 水 =8:32:8:52。 5. 权利要求 24 任一项所述的青霉菌固态发酵产纤维素酶的方法得到的纤维素酶。 6. 权利要求 5 所述的纤维素酶用于制备柚皮高酯果胶的方法, 其特征在于, 包括如下 步骤 : 1) 将柚皮烘干、 粉碎, 得柚皮粉 ; 2) 将柚皮粉加入酶反应器内, 加入缓冲液, 再加入所述纤维素酶进行提取, 然后离心得 果胶液 ; 3) 调节步骤 2) 所得果胶液的 pH 为。

6、 59, 加入乙醇, 沉淀, 离心, 沉淀物干燥, 得果胶。 7. 根据权利要求 6 所述的方法, 其特征在于, 步骤 2) 中所述缓冲液的 pH 值为 57, 柚 皮粉和所述缓冲液的重量体积比为 520g:100mL。 8. 根据权利要求 6 所述的方法, 其特征在于, 步骤 2) 中所述纤维素酶的加入重量为所 述柚皮粉重量的 1%3%。 9. 根据权利要求 6 所述的方法, 其特征在于, 步骤 2) 中提取的条件为 : 在 3545下提 取 2448 h。 10. 根据权利要求 6 所述的方法, 其特征在于, 步骤 3) 中调节步骤 2) 所得果胶液的 pH 为 59, 加入乙醇至其在果胶。

7、液中的体积百分比浓度为 6080%。 权 利 要 求 书 CN 103087922 A 2 1/6 页 3 青霉菌、 固态发酵产纤维素酶及其制柚皮高酯果胶的方法 技术领域 0001 本发明属于酶学 (C12P) 技术, 具体涉及一株青霉菌、 其固态发酵产纤维素酶, 及该 纤维素酶用于制柚皮高酯果胶的方法。 背景技术 0002 果胶 (Pectin) 是一种亲水性植物胶, 广泛存在于高等植物的根、 茎、 叶、 果的细胞 壁中。 果胶主要成分是D-半乳糖醛酸(D-galactuonic acid), 其中部分半乳糖醛酸被甲酯 化, 分子量约在 3 18 万之间。商品化果胶有液体果胶和果胶粉, 果胶。

8、的色泽从乳白色到 淡黄褐色, 因原料、 生产工艺而不同。根据酯化度 (DM) 不同, 果胶分为高甲氧基果胶 (酯化 度大于 50%, 相当于甲氧基含量大于 7%) 和低甲氧基果胶 (酯化度小于 50%, 相当于甲氧基含 量小于 7%), 后者包括酰胺果胶。 0003 果胶具有良好的乳化、 增稠、 稳定和胶凝作用, 在食品、 纺织、 印染、 烟草、 冶金等领 域得到广泛的应用。由于果胶具有抗菌、 止血、 消肿、 解毒、 止泻、 降血脂、 抗辐射等作用, 还 是一种优良的药物制剂基质, 可用来制造轻泻剂、 止血剂、 毒性金属解毒剂、 血浆代用品等, 是医药和化妆品工业不可缺少的辅料。 果胶是人体七。

9、大营养素中水溶性膳食纤维的主要成 分, 随着功能性多糖的开发研究, 果胶作为水溶性膳食纤维, 越来越受到研究与加工行业的 重视, 具有良好的抗腹泻、 抗癌、 治疗糖尿病和减肥等多种作用。 0004 柚为芸香科柑桔属植物常绿果树的成熟果实, 在我国南方许多地区大量种植。我 国柚皮资源丰富, 但大部分被丢弃, 且造成了环境污染。柚皮中果胶含量较高, 且所含果胶 胶凝度高、 级别高。因此, 从柚皮中提取果胶具有较高的经济效益和社会效益。 0005 从柚皮中提取果胶目前已有商品化生产, 也有许多文献报道, 如周尽花报道了通 过正交试验法得到的酸法提取柚皮果胶的工艺条件, 果胶得率为 14.9% (天然。

10、产物研究与开 发, 2006,18:483-486) , 又如赵梅等报道了采用酸解法提取柚皮低甲氧基果胶的工艺条件, 果胶得率为 5.51%(食品与药品, 2008,10(7) : 29-31) 。 0006 虽然酸提取法仍是目前最常用的果胶提取方法, 但酸提取容易造成环境污染。 因此人们积极探讨减少环境污染的其他提取方法。如离子交换法 (孙润, 食品工业科技, 1989,(2):40-41) 、 微波提取法 (Dredycfuss M S,Appl Eneerio Nicobio,1980,38 (1):13 ; M Kratchanova,Carbohydrate Polymers,200。

11、4,56: 181 185 ; 孔臻, 郑州粮食学院学报, 2000,21(2) : 11-15), 这些方法都难以实现工业化应用。 0007 最常用的果胶的分离方法是乙醇沉淀法。其他分离方法也有报道, 如盐析法 (邓 红, 食品科学, 2002, 23 ( 3 ) : 57-60 ; 张玲华, 农牧产品开发, 2000,(11) : 12 14) 。乙醇 沉淀法生产的果胶色泽浅、 灰分含量少、 胶凝度高、 品质好。 虽然乙醇使用量较大, 但若对 废乙醇进行回收和循环利用 , 则可降低生产成本。 发明内容 0008 本发明要解决的技术问题是采用酶法提取柚皮果胶, 以减轻酸法提取所造成的环 说 。

12、明 书 CN 103087922 A 3 2/6 页 4 境污染, 同时提取率与酸法接近甚至超过酸法。 0009 为了解决上述技术问题, 本发明提供了一株青霉菌固态发酵产纤维素酶及用于制 备柚皮高酯果胶的新方法。其主要特点为用一株青霉菌进行固态发酵, 萃取固态培养物中 的纤维素酶, 经冷冻干燥制得纤维素酶粉。 用制得的纤维素酶粉提取柚皮果胶, 用乙醇沉淀 法沉淀酶提取液的果胶, 离心后将沉淀干燥制得果胶成品, 经测定其甲氧基含量属于高酯 果胶。该发明提供的柚皮高酯果胶制备方法, 其果胶粉的果胶提取率高于目前报道的酸提 取法, 且减轻酸对环境的污染。 0010 本发明提供一株青霉菌, 该菌株为青。

13、霉菌 (Penicillium sp .) WZUX01, 保藏于中 国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心, 保藏编号为 CGMCC NO. 6370。 0011 本发明还提供上述的青霉菌固态发酵产纤维素酶的方法, 包括如下步骤 : 1) 所述菌株青霉菌 WZUX01 划线转接到 PDA 斜面培养基上, 2535下培养 36 天 ; 2) 以水洗脱步骤 1) 得到的培养物中的青霉菌, 得到孢子悬液, 接入灭菌的稻草麸皮培 养基, 2535下培养 57 天, 其中稻草麸皮培养基由如下重量比的成分构成 : 稻草粉 : 麸 皮 :(NH4)2SO4: 水 = 436:848 :016 :2480。

14、 ; 3) 步骤 2) 得到的固态培养物加入蒸馏水捣碎, 3545 恒温浸提 210h, 过滤, 得酶 液, 经冷冻干燥即得纤维素酶。优选地, 上述恒温浸提 210h 后, 置于 4下浸泡 24 h。 0012 优选地, 上述步骤 2) 中所述孢子悬液的孢子量为 1101291012个 /mL, 所述孢 子悬液的接种量 : 孢子悬液和稻草麸皮培养基的体积重量比为 1 mL :13 g, 优选为 1:2。 0013 优选地, 步骤 2)所述稻草麸皮培养基由如下重量比的成分构成 : 稻草粉 : 麸 皮 :(NH4)2SO4: 水 =8:32:8:52。 0014 上述的青霉菌固态发酵产纤维素酶的方。

15、法得到的纤维素酶。 0015 本发明还提供上述的纤维素酶用于制备柚皮高酯果胶的方法, 包括如下步骤 : 1) 将柚皮烘干、 粉碎, 得柚皮粉 ; 2) 将柚皮粉加入酶反应器内, 加入缓冲液, 再加入所述纤维素酶进行提取, 然后离心得 果胶液 ; 3) 调节步骤 2) 所得果胶液的 pH 为 59, 加入乙醇, 沉淀, 离心得沉淀物, 干燥, 得果胶。 沉淀时间优选为 232h。 0016 优选地, 步骤 2) 中所述缓冲液的 pH 值为 57, 柚皮粉和所述缓冲液的重量体积比 为 520 g:100 mL , 所述缓冲液更优选为 pH 值为 7 的 HAC/NaAC 缓冲液。 0017 优选地。

16、, 步骤 2) 中所述纤维素酶的加入重量为所述柚皮粉重量的 1%3%。 0018 优选地, 步骤 2) 中提取的条件为 : 在 3545下提取 2448 h。 0019 优选地, 步骤 3) 中调节步骤 2) 所得果胶液的 pH 为 59, 加入乙醇至其在果胶液中 的体积百分比浓度为 6080%。 0020 本发明能够达到如下效果 : 青霉菌 (Penicillium sp .) WZUX01固态发酵产纤维素 酶的能力为每克固态培养物产CMC酶活力为8210.667U, 所制得的纤维素酶粉的CMC酶活力 为 300U/mg ; 纤维素酶粉提取柚皮果胶的柚皮粉果胶提取率为 19.30%, 乙醇沉。

17、淀果胶的果 胶沉淀率为 80.23%, 柚皮粉的果胶成品提取率为 15.48%, 所得果胶成品的甲氧基含量可达 30.48%, 属于高酯果胶。 说 明 书 CN 103087922 A 4 3/6 页 5 附图说明 0021 图 1 是青霉菌 (Penicillium sp .) WZUX01 固态发酵产纤维素酶曲线。 0022 图 2 是温度对纤维素酶粉 CMC 酶活力影响曲线。 0023 图 3 是 pH 对纤维素酶粉 CMC 酶活力影响曲线。 0024 菌株保藏 本发明的青霉 (Penicillium sp .) WZUX01, 保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普 通微生物中心, 保藏。

18、地址 : 北京市朝阳区北辰西路1号院3号, 保藏编号为CGMCC NO. 6370, 保藏日期为 2012 年 7 月 20 日。 具体实施方式 0025 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明, 以使本领域的技术人员可以 更好地理解本发明并能予以实施, 但所举实施例不作为对本发明的限定。 0026 实施例一 : 青霉菌 (Penicillium sp .) WZUX01 固态发酵产纤维素酶 菌株 青霉菌 (Penicillium sp .) WZUX01, 由温州大学生命与环境科学学院自温州茶山 稻杆堆肥土壤中分离获得, 保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心, 保藏 编号为。

19、 CGMCC NO. 6370。 0027 (2) 培养基 土豆培养基 (PDA 培养基) : 土豆汁 1000mL, 琼脂 20g, pH 自然。土豆汁的制备 : 取 200g 新鲜去皮土豆, 切成小块, 加 1000mL 蒸馏水煮 1h 后, 以纱布过滤, 用蒸馏水补至 1000mL。 0028 稻 草 麸 皮 培 养 基 各 组 分 的 重 量 比 为 : 稻 草 粉 : 麸 皮 :(NH4)2SO4: 水 =436:848:016:2480, pH 自然。 0029 (3) 方法 保藏菌株青霉菌 WZUX01 划线转接到 PDA 斜面培养基上, 30培养 4 天, 将 10mL 的无菌。

20、 水分多次加入已长满霉菌的试管中, 振荡制得孢子悬液, 测定孢子悬液的孢子数量, 将孢子 悬液接入已灭菌的稻草麸皮培养基, 搅拌均匀, 在25-35下培养4天, 每天搅拌培养基1至 2 次。称取得到的固态培养物 10g, 加入 90mL 的蒸馏水捣碎, 40、 150r/min 恒温水浴中振 荡浸提 4h, 置于冰箱中 (4) 浸泡 24 h, 纱布过滤得粗酶液, 4000rpm 下离心 15 分种, 得上 清液 (酶液) , 测定 CMC 酶活力。 0030 CMC酶活力测定方法 : 吸取适当稀释后的酶液0.5mL于试管中, 加入含0.5%CMC-Na 的柠檬酸 - 柠檬酸钠缓冲液 (0.0。

21、5molL-1, pH4.4)1.5 mL, 然后在 50水浴中反应 30 min 后, 立即在每试管内加 1.5mLDNS 试剂, 再在沸水中煮 5 min 后, 立即用冷水冷却, 定容至 25mL, 在520nm处测定OD值, 从标准曲线求得其还原糖含量。 CMC酶活力单位定义为每分钟 内水解纤维素生成 1g 还原糖量的酶量。以 100水浴中灭活 10min 的酶液为空白对照 (吴海龙等, 科技通报, 2008, 24(6) : 769 776) 。 0031 孢子悬液的孢子数量采用血球计数板法测定。 0032 稻草麸皮培养基配方和培养条件的设定及结果见下表 1。 0033 各实验组稻草麸。

22、皮培养基总量均为20g, 孢子悬液的数量为1101291012/mL。 0034 表 1 稻草麸皮培养基配方和培养条件的设定及结果 实验组 稻草 : 麸皮 : (NH4)2SO4: 水 (W:W:W:W)温度 ( ) CMC 酶活力 (U/g) 说 明 书 CN 103087922 A 5 4/6 页 6 136:24:0:40253960.6665 216:24:16:44252390.8890 34:16:8:72253140.5000 424:36:0:40305270.9445 58:32:8:52307220.500 612:8:16:64303840.3890 712:48:16:。

23、24352120.5000 824:16:8:52352000.2220 98:12:0:80354590.000 表 1 中, 温度是指孢子悬液接入已灭菌的稻草麸皮培养基的培养温度, CMC 酶活力是指 每 g 固态培养物的 CMC 酶活力。 0035 从表 1 中各实验组的 CMC 酶活力数据可看出, 稻草麸皮培养基的最佳配比为实验 组 5, 即稻草粉麸皮 (NH4)2SO4水 =8 32 8 52, pH 自然。如称取稻草粉 1.60g、 麸皮 6.40g、 (NH4)2SO4 1.6g 于 250 mL 烧杯中, 加入 10.4 mL 蒸馏水, 用玻璃棒搅拌均匀。 0036 在最优条件。

24、下进行产酶曲线测定, 结果如附图 1 所示。由附图 1 可知其产酶峰值 在 144 h 左右, 即培养 6 天, CMC 酶活力可达到 8210.667U/g。 0037 实施例二 : 纤维素酶粉的特性测定 (1) 纤维素酶粉的制备 将保藏的青霉菌 (Penicillium sp.) WZUX01 转接于 PDA 斜面培养基, 30下培养 4 天, 用无菌水洗脱得到孢子悬液接入灭菌的按实施例一实验组 5 配方的稻草麸皮培养基, 孢子悬液的孢子量为 1101291012/mL, 孢子悬液的接种量为孢子悬液 : 稻草麸皮培养基 =1:2(V:W, mL/g), 搅拌均匀后, 30下培养 6 天, 。

25、加入蒸馏水捣碎, 40、 150r/min 恒温水浴 中振荡浸提 4h, 置于 4低温下浸泡 24 h, 过滤得粗酶液, 经冷冻干燥得纤维素酶粉。 0038 (2) 纤维素酶粉最适温度测定 称取适量纤维素酶粉用 0.05molL-1、 pH4.4 的柠檬酸 - 柠檬酸钠缓冲液配制成酶液, 按实施例一方法分别在25、 30、 35、 40、 45、 50、 55和60下测定CMC酶活力, 结果见图 2。由图 2 可知, 纤维素酶粉的最适温度为 3545。 0039 图 2 中, 相对酶活力 = 某一温度下测得的 CMC 酶活力 / 测得的最高 CMC 酶活 力 100%。 0040 (3) 纤维。

26、素酶粉最适 pH 测定 各称取适量纤维素酶粉用 pH 分别为 3.0、 4.0、 5.0、 6.0、 7.0、 8.0、 9.0 的缓冲液配制成 酶溶液, 其中 pH 为 3.0、 4.0、 5.0 和 6.0 用 0.05molL-1的柠檬酸 - 柠檬酸钠缓冲液, pH 为 7.0、 8.0 和 9.0 的用 0.05molL-1的 HAC/NaAc 缓冲液, 用与配制纤维素酶粉溶液相同的缓 冲液分别配制不同 pH 的 0.5% CMC-Na 溶液, 按实施例一方法 (测定温度为 40) 测定不同 pH 下的 CMC 酶活力, 结果见图 3。由图 3 可知, 纤维素酶粉的最适 pH 为 57。

27、。图 3 中, 相对 酶活力 = 某一 pH 下测得的 CMC 酶活力 / 测得的最高 CMC 酶活力 100%。 0041 (4) 纤维素酶粉 CMC 酶活力的测定 称取适量纤维素酶粉用 0.05mol L-1、 pH 6.0 的柠檬酸 - 柠檬酸钠缓冲液配制成酶液, 按实施例一方法 (测定温度为 40) 测定 CMC 酶活力, 经测定纤维素酶粉的 CMC 酶活力为 300U/mg。 0042 实施例三 : 纤维素酶粉提取柚皮果胶 说 明 书 CN 103087922 A 6 5/6 页 7 (1) 柚皮处理 购买产自浙江省永嘉县的新鲜柚子皮, 用剪刀剪成小碎块置于烘箱中于 60下烘干 (2。

28、4-72 h) , 粉碎, 得柚皮粉保存以备用。 0043 (2) 方法 称取一定量柚皮粉于酶反应器内, 加入 pH 7.0 的 HAC/NaAC 缓冲液, 柚皮粉 : 缓冲液为 520:100(W:V, g/mL) , 再加入 1%3% 按实施例二 (1) 法制得的纤维素酶粉 (占柚皮粉的重 量百分数) , 在 3545下提取 2448 h, 然后在 4000rpm 下离心 10min 后测定上清液 (果胶 液) 果胶浓度, 计算果胶粉的果胶提取率。 0044 果胶浓度的测定 : 取0.4mL果胶提取液定容至50mL, 在加有冰块和水的烧杯里放4 支试管, 各缓慢加入 6 mL 浓硫酸, 边。

29、冷却边加入定容的果胶液 1mL, 其中 1 支加入蒸馏水作 对照, 摇匀后在沸水中煮 10min, 冷却至室温后各加入 1mL 咔唑乙醇, 室温下放置 30min, 于 530nm 下测 OD 值, 从标准曲线求得果胶浓度 (顾复昌, 食品科学 ,1984,(8):45 46) 。 0045 果胶提取率 (%)= 上清液果胶浓度 (g/mL) 上清液体积 (mL) / 果胶粉量 (g)100%。 0046 纤维素酶粉抽提柚皮果胶的实验条件设定及结果见下表 2。 0047 表 2 纤维素酶粉抽提柚皮果胶的实验条件设定及结果 实验组 柚皮粉 : 缓冲液 (W:V, 如 g:mL)纤维素酶粉 (占柚。

30、皮粉百分数, %)提取时间 (h)提取温度 ()果胶提取率 (%) 15:100124356.30 25:1002364010.78 35:100348457.68 410:1001484516.74 510:1002364019.30 610:1003243514.32 720:100148406.86 820:100224459.66 920:100336355.52 由表 2 可知实验组 5 果胶粉的果胶提取率最高, 达到 19.30%。 实施例四 : 乙醇沉淀法沉淀果胶 按实施例三实验组5方法制备柚皮果胶液, 各取果胶液100mL调节pH为59, 然后加入 乙醇至其在果胶液中的体积百分。

31、比浓度达到 6080%, 沉淀 232 h, 沉淀结束后在 4000rpm 下离心 10min 后取沉淀在 90100下干燥至恒重得干燥果胶, 称量果胶重量计算果胶沉淀 得率。 0048 沉淀得率 (%)= 干燥后果胶量 (g)/ 果胶液果胶浓度 (g/mL) 果胶液体积 (mL)100。 0049 乙醇沉淀法沉淀果胶的实验条件及结果见下表 3。 0050 表 3 乙醇沉淀法沉淀果胶的实验条件及结果 实验组 沉淀 pH 乙醇浓度 (%)沉淀时间 (h)果胶沉淀率 (%) 1560251.80 2570858.85 35803244.01 47603273.29 5770880.23 67802。

32、62.84 79603215.20 8970217.51 9980814.63 说 明 书 CN 103087922 A 7 6/6 页 8 由表 3 可知, 实验组 5 果胶的沉淀得率最高, 达到 80.23%。 0051 实施例五 : 果胶产品甲氧基的测定 果胶产品甲氧基的测定方法 : 用分析天平准确称取 0.6-1.0g 的果胶成品, 加 100mL 蒸 馏水完全溶解后, 加 1% 的酚酞指示剂 2 滴, 用 0.1mol L-1 NaOH 滴定到粉红色 0.5min 内不 褪色为终点, 然后加 20mL 0.5 molL-1 NaOH 标准溶液, 皂化 2.5 h, 用 0.5molL。

33、-1 H2SO4 标准溶液滴定至红色消失, 计算果胶甲氧基含量 (顾复昌, 食品科学 ,1984,(8):45 46) 。 0052 果胶甲氧基含量 (%) = (M1V1-MV)0.031 W100 V1: 皂化加的 NaOH 标准溶液的体积 (mL) M1: 皂化加的 NaOH 标准溶液的摩尔浓度 (molL-1) V : 滴定皂化量的碱消耗的 H2SO4标准溶液的体积 (mL) M : H2SO4标准溶液的摩尔浓度 (molL-1) 0.031 : 甲氧基的毫摩尔数 W : 果胶成品的质量 (g) 经测定, 由本发明的方法得到的果胶, 甲氧基含量为 30% 左右, 属于高酯果胶。 005。

34、3 而按照最佳条件 : 称取 3 份按实施例三实验组 5 用纤维素酶粉提取的果胶液并经 按实例四实验组 5 乙醇沉淀干燥后的果胶成品, 测定其甲氧基含量, 测得果胶的甲氧基平 均含量为 30.48%。 0054 以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例, 本发明的保护范 围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换, 均在本发明 的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。 说 明 书 CN 103087922 A 8 1/2 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103087922 A 9 2/2 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103087922 A 10 。

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