[发明专利]一株高产纤维素酶的菌株Penicillium oxalicum WX-209及产酶方法

说明书

技术领域

本发明涉及一株高产纤维素酶菌株及产酶方法，属菌株发酵产酶技术领域。 

背景技术

纤维素是地球上数量最大的可再生能源物质,每年全球光合作用的产物高达1.5×10¹¹～2.0×10¹¹t，中国每年仅农业生产中形成的农作物残渣(稻草、秸秆等)就约有20亿t。如何利用这些数量可观的农业生产“下脚料”，开发系列高附加值产品成为当今世界焦点问题。随着生物技术的发展，国内外诸多专家开始尝试利用微生物对纤维素进行发酵降解，微生物产生的纤维素酶可将纤维素酶解为低分子量的己糖或戊糖，用于生产新型饲料、单细胞蛋白等，将缓解人类面临的粮食、能源及环境危机，这一举措即将储量巨大的纤维素变为价值极为可观的资源，对于目前社会经济发展具有重大的战略意义。在另一方面，微生物发酵纤维素过程中产生的纤维素酶可以制成酶制剂，在食品工业中也有着重要而广泛的用途，可用于果蔬加工、油料作物加工、茶叶生产、酒精生产、啤酒生产、食醋酿造、活性物质提取等方面，对上述行业的发展有着巨大的推动作用。 

为了获得酶活较高的野生纤维素降解菌，国内外科学工作者自20纪60年代开始做了大量的工作，目前已筛选到很多纤维素降解菌，主要包括细菌、放线菌和丝状真菌等。已报道的对纤维素作用较强的菌株多是木霉属、曲霉属、青霉属。本申请人通过刚果红染色初筛，摇瓶发酵复筛获得高产纤维素酶菌株——草酸青霉Penicillium oxalicum WX-209。并对其发酵产酶进行了研究。 

纤维素在植物细胞壁中含量较高，但植物细胞细胞壁构造复杂，纤维素分子链外层包裹着大量的半纤维素及数量可观的木质素，使细胞壁具有很强的刚性和韧性，同时多种成分构成的复合物也使得单一酶无法有效降解底物；而且纤维素是由D-葡萄糖以β-1,4糖苷键组成的大分子多糖，通常分子量为50000～2500000，相当于300～15000个葡萄糖基，其分子内和分子间形成大量氢键，使结构更加稳固，导致微生物难以利用，生物降解速率低。通常，通过蒸汽爆破等物理方式对底物进行处理可以破坏细胞壁的宏观结构，但是普通机械处理耗能高，效率低，效果并不显著。而超声波则可以直接作用于细胞壁的微观结构，其原理是由 于溶剂中含有气体及微小杂质，在溶剂中发射超声波时，就会在溶剂和样品之间形成声波空化作用，导致溶液内大量微小气泡形成、增长、爆破和压缩，对样品产生破坏作用。超声波空化时产生的巨大作用力会破坏细胞壁结构，使纤维素暴露并断裂成易于利用的小分子，提高纤维素的降解速率。本发明通过超声波处理麸皮纤维素，使其暴露并断裂成菌种生长易于利用的小分子，从而提高菌种的生长及产纤维素酶效率。通过已有的报道，预处理手段大多是用于提高生物质降解制备还原糖，对于降解产物提高微生物产酶的报道却鲜有报道。 

本发明关注于筛选高产纤维素酶的菌株，以及通过预处理提高其产酶效率。本发明以筛选得到的草酸青霉Penicillium oxalicum WX-209为发酵菌株，以价格低廉的麸皮作为发酵底物，以简单可操作的超声波处理作为预处理手段获得纤维素酶活较高的粗酶液。因此，本发明对于废弃纤维素生物质的高效利用及产高附加值工业产品具有一定的应用价值。 

发明内容

本发明的目的是提供一株高产纤维素酶的草酸青霉Penicillium oxalicum WX-209，其保藏编号为CCTCC NO：M2013325，并提供一种通过超声波预处理底物提高酶活力的产酶方法。 

本发明的技术方案：从甘肃文县境内腐烂核桃皮中分离得到一株高产纤维素酶的草酸青霉Penicillium oxalicum WX-209，已于2013年7月9日保藏于中国武汉武汉大学的中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO：M2013325，命名为草酸青霉WX-209 Penicillium oxalicum WX-209。草酸青霉Penicillium oxalicum WX-209的形态特征： 

PDA平板上35℃培养1天为白色菌丝，培养2天形成外白色中间绿色产孢区的菌落，培养3天后菌落直径为17-19mm，菌落墨绿色，外缘白色（图1）；显微观察，菌丝交织，具横隔；帚状枝为对称双轮形；分生孢子椭圆形，半透明。