專利名稱：一種微生物多糖威蘭膠的生產(chǎn)方法
一種微生物多糖威蘭膠的生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域一種微生物多糖威蘭膠的生產(chǎn)方法，屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景威蘭膠(welangum灘常由一種革蘭氏陰性棒狀的產(chǎn)堿桿菌經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)得到， 可用作優(yōu)良的穩(wěn)定劑、增稠劑、懸浮劑、凝膠劑等，主要應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)和建筑 等行業(yè)。其分子結(jié)構(gòu)如下所示，主鏈由葡萄糖、葡萄糖醛酸和鼠李糖單元組成， 比例為2:1:1，大約每隔4個(gè)單元有一個(gè)鼠李糖或甘露糖以a-(l,3)糖苷鍵分支連接 在葡萄糖酸單元上，有85%的重復(fù)單元在(3-(l,3)葡萄糖的2位碳上連有乙?；?。OH OH OH OH威蘭膠的分子結(jié)構(gòu)威蘭膠作為一種優(yōu)良的調(diào)剖劑，具有良好的增稠性、假塑性、熱穩(wěn)定性以及 具有耐酸堿、抗鹽水的能力。威蘭膠在石油油藏中作為調(diào)剖劑可獲得比較理想的滲透率降低系數(shù)，最顯著的特征是在高溫下U20 15(TC)仍能保持高粘度和理 想的剪切稀釋效應(yīng)，這一特征使威蘭膠能有效地定位于油藏的高滲透區(qū)域，選擇 性形成高粘度凝膠而封堵高滲透率的低油區(qū)域，起到智能調(diào)節(jié)油藏滲透率剖面的 作用，從而有利于驅(qū)油流體進(jìn)入高含油率的低滲透區(qū)，有效提高三次采油的采出威蘭膠的生產(chǎn)方法一般為發(fā)酵法生產(chǎn)，經(jīng)常規(guī)發(fā)酵方法得到的威蘭膠需經(jīng)過(guò) 有機(jī)溶劑沉淀、離心或板框過(guò)濾和壓榨后，再經(jīng)干燥工藝得到威蘭膠產(chǎn)品。所用 的有機(jī)溶劑需經(jīng)過(guò)精餾回收利用，但能耗很大，生產(chǎn)車(chē)間使用有機(jī)溶劑，在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中有防爆要求，增加了其投資成本和生產(chǎn)成本。本發(fā)明采用低滲發(fā)酵 的思路，在生產(chǎn)過(guò)程中采用特殊配制的發(fā)酵培養(yǎng)基和補(bǔ)料培養(yǎng)基，精確控制微生 物生長(zhǎng)和生產(chǎn)威蘭膠營(yíng)養(yǎng)需求比例和需求量，控制好發(fā)酵的滲透壓和最佳的pH 條件，使微生物發(fā)酵結(jié)束時(shí)不殘留多余的營(yíng)養(yǎng)成分，物盡所用，因此所得發(fā)酵液 經(jīng)一步直接干燥即得符合石油開(kāi)采工業(yè)規(guī)格的威蘭膠產(chǎn)品。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種微生物多糖威蘭膠的生產(chǎn)方法，生產(chǎn)過(guò)程中不采用 有機(jī)溶劑，使生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，節(jié)約投資成本和生產(chǎn)成本，增加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的技術(shù)方案 一種微生物多糖威蘭膠的生產(chǎn)方法，通過(guò)好氧培養(yǎng)一株產(chǎn)威蘭膠的菌株產(chǎn)堿桿菌ATCC 31555，在通風(fēng)發(fā)酵過(guò)程中流加特殊配制的補(bǔ)料 培養(yǎng)基，使得(l)控制發(fā)酵液的滲透壓處于低滲條件；(2)控制發(fā)酵液的pH處于 4.0 7.0之間，并保持恒定；(3)為微生物生長(zhǎng)提供豐富的碳源和氮源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng) 72小時(shí)得到威蘭膠發(fā)酵液菌株產(chǎn)堿桿菌ATCC 31555 (食品科學(xué)2007.Vol.28.No.09 "新型微生物 多糖一韋蘭膠的流變特性影響因素研究"巳公開(kāi)，本申請(qǐng)人保證20年內(nèi)向公眾提 供。)所用的種子培養(yǎng)基組分包括葡萄糖，硝酸銨，酵母粉，蛋白胨，KH2P04， MgS04，種子培養(yǎng)基的pH為4~7，使用前經(jīng)12rC滅菌20min;所用的發(fā)酵培養(yǎng)基組分包括葡萄糖、蔗糖、酵母粉、尿素、磷酸氫二鉀、硫 酸鎂，發(fā)酵培養(yǎng)基的初始pH為4 7，使用前經(jīng)12rC滅菌20min;所用的補(bǔ)料培養(yǎng)基組分包括葡萄糖、酵母粉、尿素和/或硝酸銨、氨水；種子制備從固體斜面挑取一環(huán)新鮮培養(yǎng)的微生物菌種，接入種子培養(yǎng)基中， 3(TC培養(yǎng)過(guò)夜，得種子液；威蘭膠發(fā)酵將培養(yǎng)好的種子液按5。/。(v/v)的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在 30°C，保持罐壓0.01MPa，以1.0wm、 500r/min通風(fēng)攪拌條件下好氧發(fā)酵，發(fā)酵 過(guò)程中流加補(bǔ)料培養(yǎng)基，利用補(bǔ)料培養(yǎng)基控制發(fā)酵液的pH值，發(fā)酵過(guò)程中pH控 制在4 7范圍內(nèi)；經(jīng)72小時(shí)得威蘭膠發(fā)酵液；所得的威蘭膠發(fā)酵液在105'C條件下常壓干燥，再經(jīng)粉碎和篩分得到粉末狀 的威蘭膠產(chǎn)品；菌體生長(zhǎng)階段的補(bǔ)料控制方法微生物多糖發(fā)酵過(guò)程中，微生物生長(zhǎng)對(duì)碳源 和氮源的需求呈一定的比例關(guān)系，在利用生理性酸性的碳源時(shí)，發(fā)酵液的pH將會(huì)呈上長(zhǎng)趨勢(shì)，利用電腦控制的蠕動(dòng)泵自動(dòng)流加生理性堿性的氮源尿素和/或硝酸鹽，或本身就呈堿性的氮源氨水，控制發(fā)酵液的pH在4 7的范圍，有利于微 生物的生長(zhǎng)；產(chǎn)威蘭膠階段的補(bǔ)料控制方法產(chǎn)堿桿菌ATCC 31555在合成威蘭膠的過(guò)程中pH基本維持不變或呈略微上升趨勢(shì)，根據(jù)菌體濃度及菌體消耗碳源的能力， 按一定速率緩慢補(bǔ)入碳源，使發(fā)酵液中的殘?zhí)蔷S持在1 5g/L范圍內(nèi)。 所述的微生物多糖威蘭膠的生產(chǎn)方法，優(yōu)選的培養(yǎng)基組成為所用的種子培養(yǎng)基為(g/L):葡萄糖IO，硝酸銨0.6，酵母粉2.5，蛋白胨5， KH2PO40.5， MgSO40.1， pH4~7， 12rC滅菌20min;所用發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L):葡萄糖IO，蔗糖l，酵母粉l.O，尿素l，磷酸氫二鉀0,5， MgSO40.1， pH4 7， 121。C滅菌20min;所用的補(bǔ)料培養(yǎng)基(g/L):葡萄糖400，酵母粉10，尿素40，及氨水12.5% (v/v)。 威蘭膠分析方法發(fā)酵液80。C水浴20分鐘，待冷卻后加入2倍體積的95%乙醇，磁力攪拌器攪拌至有沉淀出現(xiàn)，4'C靜止過(guò)夜后，8000r/min離心30分鐘，棄掉上清液，得到威蘭膠粗品，用無(wú)水乙醇沖洗兩次沉淀物，95。C烘干至恒重，電子天平稱重。本發(fā)明的有益效果威蘭膠生產(chǎn)菌株在低滲培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，發(fā)酵過(guò)程中流加 恰好滿足菌株生長(zhǎng)和生產(chǎn)需要的補(bǔ)料培養(yǎng)基，整個(gè)發(fā)酵過(guò)程控制最佳的滲透壓和 pH條件，補(bǔ)入的營(yíng)養(yǎng)物基本被微生物利用完全，僅殘留的極少量營(yíng)養(yǎng)物，發(fā)酵過(guò) 程結(jié)束后的發(fā)酵液主要成分為威蘭膠，僅含有少量菌體細(xì)胞和殘留營(yíng)養(yǎng)物，但雜 質(zhì)含量在石油開(kāi)采工業(yè)用微生物多糖產(chǎn)品規(guī)格的范圍之內(nèi)。發(fā)酵液經(jīng)105'C常壓 干燥后，即得威蘭膠產(chǎn)品，經(jīng)測(cè)定，威蘭膠產(chǎn)品的純度大于80y。(w/w)，烘干損失 小于10%(w/w)。生產(chǎn)過(guò)程中不采用常規(guī)的有機(jī)溶劑沉淀法， 一方面減少了投資成 本和生產(chǎn)成本，另一方面也促進(jìn)了微生物多糖的綠色生產(chǎn)，減少了有機(jī)溶劑對(duì)環(huán) 境的污染，將有助于提高微生物多糖產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1.微生物多糖威蘭膠的生產(chǎn)菌株產(chǎn)堿桿菌ATCC 31555。所用的種子培養(yǎng)基為(g/L):葡萄糖IO，硝酸銨0.6，酵母粉2.5，蛋白胨5， KH2PO40.5， MgSO40.1， pH6.8， 121。C滅菌20min。所用發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L):葡萄糖IO，蔗糖l，酵母粉l.O，尿素l，磷酸氫二鉀0.5， MgSO40.1， pH6.0， 121。C滅菌20min。所用的補(bǔ)料培養(yǎng)基(g/L):葡萄糖400，酵母粉10，尿素40，及氨水12.5% (v/v)。 在15LBiostatC10-3機(jī)械攪拌罐上進(jìn)行發(fā)酵，接種量5%(v/v)，裝液量為9L，發(fā)酵罐攪拌轉(zhuǎn)速500r/min，通風(fēng)強(qiáng)度為1.0 wm，保持罐壓O.Ol MPa，發(fā)酵溫度30°C，利用補(bǔ)料培養(yǎng)基控制發(fā)酵液的pH值，發(fā)酵過(guò)程中pH控制在4 7范圍內(nèi)。發(fā)酵72小時(shí)得威蘭膠發(fā)酵液，測(cè)定威蘭膠含量15 g/L。所得的威蘭膠發(fā)酵液在105'C條件下常壓干燥，再經(jīng)粉碎和篩分得到粉末狀的威蘭膠產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種微生物多糖威蘭膠的生產(chǎn)方法，其特征是通過(guò)好氧培養(yǎng)一株產(chǎn)威蘭膠的菌株產(chǎn)堿桿菌ATCC 31555，在通風(fēng)發(fā)酵過(guò)程中流加特殊配制的補(bǔ)料培養(yǎng)基，使得(1)控制發(fā)酵液的滲透壓處于低滲條件；(2)控制發(fā)酵液的pH處于4.0～7.0之間，并保持恒定；(3)為微生物生長(zhǎng)提供豐富的碳源和氮源營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)72小時(shí)得到威蘭膠發(fā)酵液菌株產(chǎn)堿桿菌ATCC 31555；所用的種子培養(yǎng)基組分包括葡萄糖，硝酸銨，酵母粉，蛋白胨，KH2PO4，MgSO4，種子培養(yǎng)基的pH為4～7，使用前經(jīng)121℃滅菌20min；所用的發(fā)酵培養(yǎng)基組分包括葡萄糖、蔗糖、酵母粉、尿素、磷酸氫二鉀、硫酸鎂，發(fā)酵培養(yǎng)基的初始pH為4～7，使用前經(jīng)121℃滅菌20min；所用的補(bǔ)料培養(yǎng)基組分包括葡萄糖、酵母粉、尿素和/或硝酸銨、氨水；種子制備從固體斜面挑取一環(huán)新鮮培養(yǎng)的微生物菌種，接入種子培養(yǎng)基中，30℃培養(yǎng)過(guò)夜，得種子液；威蘭膠發(fā)酵將培養(yǎng)好的種子液按5％(v/v)的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在30℃，保持罐壓0.01MPa，以1.0vvm、500r/min通風(fēng)攪拌條件下好氧發(fā)酵，發(fā)酵過(guò)程中流加補(bǔ)料培養(yǎng)基，利用補(bǔ)料培養(yǎng)基控制發(fā)酵液的pH值，發(fā)酵過(guò)程中pH控制在4～7范圍內(nèi)；經(jīng)72小時(shí)得威蘭膠發(fā)酵液；所得的威蘭膠發(fā)酵液在105℃條件下常壓干燥，再經(jīng)粉碎和篩分得到粉末狀的威蘭膠產(chǎn)品；菌體生長(zhǎng)階段的補(bǔ)料控制方法微生物多糖發(fā)酵過(guò)程中，微生物生長(zhǎng)對(duì)碳源和氮源的需求呈一定的比例關(guān)系，在利用生理性酸性的碳源時(shí)，發(fā)酵液的pH將會(huì)呈上長(zhǎng)趨勢(shì)，利用電腦控制的蠕動(dòng)泵自動(dòng)流加生理性堿性的氮源尿素和/或硝酸鹽，或本身就呈堿性的氮源氨水，控制發(fā)酵液的pH在4～7的范圍，有利于微生物的生長(zhǎng)；產(chǎn)威蘭膠階段的補(bǔ)料控制方法產(chǎn)堿桿菌ATCC 31555在合成威蘭膠的過(guò)程中pH基本維持不變或呈略微上升趨勢(shì)，根據(jù)菌體濃度及菌體消耗碳源的能力，按一定速率緩慢補(bǔ)入碳源，使發(fā)酵液中的殘?zhí)蔷S持在1～5g/L范圍內(nèi)。
全文摘要
一種微生物多糖威蘭膠的生產(chǎn)方法，屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以一株糞產(chǎn)堿桿菌為發(fā)酵菌種，使用食品工業(yè)中常用的蔗糖或葡萄糖作為微生物培養(yǎng)的碳源，以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用的化肥作為氮源和無(wú)機(jī)鹽，輔以酵母粉配制微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)基，在30℃以1.0vvm、500r/min通風(fēng)攪拌條件下好氧發(fā)酵，發(fā)酵過(guò)程中流加特殊配制的補(bǔ)料液以達(dá)到以下目的(1)控制發(fā)酵液的滲透壓處于低滲條件；(2)控制發(fā)酵液的pH處于4.0～7.0之間；(3)為微生物生長(zhǎng)提供豐富的碳源和氮源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)72小時(shí)得到威蘭膠發(fā)酵液，在95℃～115℃下常壓干燥得到威蘭膠產(chǎn)品。威蘭膠產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程不使用有機(jī)溶劑，發(fā)酵液只經(jīng)一步干燥即得到符合石油開(kāi)采工業(yè)規(guī)格的威蘭膠產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C12R1/05GK101275154SQ20081001872
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者吳劍榮, 莉 朱, 詹曉北, 薇 賈, 鄭志永 申請(qǐng)人:江南大學(xué)