本發(fā)明涉及泡沫分離，尤其涉及一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝。
背景技術(shù)：
1、β-葡聚糖酶是一類能水解β-葡聚糖的酶，在食品工業(yè)、飼料行業(yè)、醫(yī)藥領(lǐng)域以及環(huán)保領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。β-葡聚糖酶的傳統(tǒng)生產(chǎn)方法有固體培養(yǎng)、固定化細(xì)胞發(fā)酵、液體培養(yǎng)等。但固體培養(yǎng)存在生產(chǎn)參數(shù)難以控制、生產(chǎn)效率低、發(fā)酵不均勻、過(guò)程粗放、設(shè)備占地面積大的缺點(diǎn)；細(xì)胞固定化方法可能有副反應(yīng)發(fā)生而難以保證所得產(chǎn)品的純度且酶活性易受到影響。液體深層發(fā)酵法雖然發(fā)酵周期短，但具有不能及時(shí)將產(chǎn)物從發(fā)酵體系中分離，產(chǎn)物堆積造成產(chǎn)物抑制從而影響生產(chǎn)效率的缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提供一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝，巧妙結(jié)合泡沫分離技術(shù)與發(fā)酵工藝，在保持高生產(chǎn)效率的同時(shí)，大幅度降低了生產(chǎn)成本，使得β-葡聚糖酶的工業(yè)化生產(chǎn)變得更加經(jīng)濟(jì)可行。
2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝，包括以下步驟：
4、1）預(yù)處理：活化與培養(yǎng)菌種，并對(duì)大孔吸附樹脂進(jìn)行篩分、乙醇浸泡及去殘留處理；
5、2）裝置組裝：組裝泡沫分離耦合發(fā)酵裝置，包括發(fā)酵罐與泡沫收集罐，其中發(fā)酵罐內(nèi)裝培養(yǎng)基，泡沫收集罐內(nèi)裝預(yù)處理后的大孔樹脂，并通過(guò)管道將發(fā)酵罐與泡沫收集罐連接；
6、3）滅菌與接種：對(duì)泡沫分離耦合發(fā)酵裝置進(jìn)行高壓蒸汽滅菌后，將步驟1）活化的菌種接種至發(fā)酵罐；
7、4）動(dòng)態(tài)補(bǔ)料與誘導(dǎo)產(chǎn)酶：發(fā)酵過(guò)程中分階段補(bǔ)加甘油和甲醇-山梨醇混合碳源，并通過(guò)調(diào)節(jié)溫度實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)產(chǎn)酶；
8、5）產(chǎn)物分離與檢測(cè)：利用泡沫分離技術(shù)將β-葡聚糖酶隨泡沫轉(zhuǎn)移至收集罐，分別從發(fā)酵液、泡沫液及樹脂中提取產(chǎn)物，并測(cè)定酶產(chǎn)量及酶活性。
9、步驟1）中所述菌種為重組畢赤氏酵母gs115/ppic9k-bgl。
10、步驟2）中，所述泡沫分離耦合發(fā)酵裝置包括所述的發(fā)酵罐與泡沫收集罐、泡沫分離管、溫度控制系統(tǒng)、ph電極、安全瓶；所述發(fā)酵罐與泡沫收集罐之間通過(guò)泡沫分離管連接，所述安全瓶與泡沫收集罐連通，所述溫度控制系統(tǒng)用于對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行控溫，所述ph電極用于對(duì)發(fā)酵罐檢測(cè)ph。
11、步驟2）中，所述培養(yǎng)基為bsm培養(yǎng)基，bsm培養(yǎng)基的鹽濃度為原始濃度的0.2~1。
12、更優(yōu)地，步驟2）中所述bsm培養(yǎng)基的鹽濃度為原始濃度的0.7。
13、步驟3）中，接種時(shí)發(fā)酵罐的溫度為25℃~35℃，接種種子培養(yǎng)液的體積量為培養(yǎng)基的5%~15%。
14、步驟4）中補(bǔ)料參數(shù)為：甘油補(bǔ)料階段：發(fā)酵20~28?h后補(bǔ)加含ptm1的甘油，持續(xù)10~14?h；甲醇-山梨醇混合碳源補(bǔ)料階段：停止甘油補(bǔ)料0.5~1.5?h后，以1~1.4?ml/h速率補(bǔ)加甲醇質(zhì)量占比0.8~0.95的混合碳源，持續(xù)96~144?h。
15、更優(yōu)地，所述甲醇-山梨醇混合碳源的補(bǔ)料速率為1.4?ml/h。
16、更優(yōu)地，步驟4）中的混合碳源中，所述甲醇質(zhì)量占比0.85。
17、步驟4）中，發(fā)酵溫度在混合碳源補(bǔ)料階段為23~27℃。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案取得的有益效果是：
18、本發(fā)明工藝通過(guò)在發(fā)酵過(guò)程中耦合泡沫分離技術(shù)，不僅能夠有效解除產(chǎn)物抑制，提高生產(chǎn)效率，還能顯著降低生產(chǎn)成本。通過(guò)優(yōu)化發(fā)酵參數(shù)，包括補(bǔ)料速率、混合碳源比例以及bsm培養(yǎng)基鹽濃度等，本工藝能夠?qū)崿F(xiàn)β-葡聚糖酶的高效生產(chǎn)。
19、本發(fā)明以畢赤氏酵母為發(fā)酵菌種，通過(guò)單因素探究實(shí)驗(yàn)，考察甲醇-山梨醇混合碳源比例、補(bǔ)料速率以及bsm培養(yǎng)基鹽濃度對(duì)發(fā)酵效果的影響；通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)，對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)條件進(jìn)行優(yōu)化；最后以上罐發(fā)酵實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，最優(yōu)發(fā)酵參數(shù)組合為混合碳源比例（甲醇質(zhì)量占比）0.85、補(bǔ)料速率1.4?ml/h、bsm鹽濃度為原bsm鹽濃度的70%，此時(shí)β-葡聚糖酶的產(chǎn)酶量和酶活分別為1292?mg/l、2171?u/ml，也證實(shí)了以甲醇-山梨醇混合碳源進(jìn)行補(bǔ)料以彌補(bǔ)生物量損失的可行性。
1.一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝，其特征在于：步驟1）中，所述菌種為重組畢赤氏酵母gs115/ppic9k-bgl。
3.如權(quán)利要求1所述的一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝，其特征在于：步驟2）中，所述泡沫分離耦合發(fā)酵裝置包括所述的發(fā)酵罐與泡沫收集罐、泡沫分離管、溫度控制系統(tǒng)、ph電極、安全瓶；所述發(fā)酵罐與泡沫收集罐之間通過(guò)泡沫分離管連接，所述安全瓶與泡沫收集罐連通，所述溫度控制系統(tǒng)用于對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行控溫，所述ph電極用于對(duì)發(fā)酵罐檢測(cè)ph。
4.如權(quán)利要求1所述的一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝，其特征在于：步驟2）中，所述培養(yǎng)基為bsm培養(yǎng)基，bsm培養(yǎng)基的鹽濃度為原始濃度的0.2~1。
5.如權(quán)利要求4所述的一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝，其特征在于：所述bsm培養(yǎng)基的鹽濃度為原始濃度的0.7。
6.如權(quán)利要求1所述的一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝，其特征在于：步驟3）中，接種時(shí)發(fā)酵罐的溫度為25℃~35℃，接種種子培養(yǎng)液的體積量為培養(yǎng)基的5%~15%。
7.如權(quán)利要求1所述的一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝，其特征在于：步驟4）中補(bǔ)料參數(shù)為：甘油補(bǔ)料階段：發(fā)酵20~28?h后補(bǔ)加含ptm1的甘油，持續(xù)10~14?h；甲醇-山梨醇混合碳源補(bǔ)料階段：停止甘油補(bǔ)料0.5~1.5?h后，以1~1.4?ml/h速率補(bǔ)加甲醇質(zhì)量占比0.8~0.95的混合碳源，持續(xù)96~144?h。
8.如權(quán)利要求7所述的一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝，其特征在于：所述甲醇-山梨醇混合碳源的補(bǔ)料速率為1.4?ml/h。
9.如權(quán)利要求7所述的一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝，其特征在于：混合碳源中，所述甲醇質(zhì)量占比0.85。
10.如權(quán)利要求7所述的一種泡沫分離耦合發(fā)酵生產(chǎn)β-葡聚糖酶工藝，其特征在于：發(fā)酵溫度在混合碳源補(bǔ)料階段為23~27℃。