細菌纖維素產(chǎn)生菌及利用該菌株發(fā)酵細菌纖維素的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一株細菌纖維素產(chǎn)生菌及利用該菌株發(fā)酵細菌纖維素的方法。該菌株為木葡糖酸醋桿菌(Gluconacetobacter?xylinus)BC13，于2014年4月10日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心(CCTCC)，地址：中國武漢武漢大學，保藏編號為CCTCC?NO：M2014124。所述的發(fā)酵細菌纖維素的方法為：采用深層動態(tài)與淺層靜態(tài)交替進行發(fā)酵，由于深層動態(tài)發(fā)酵時間較短，不會形成絮狀或球形的細菌纖維素，最終又以淺層靜態(tài)方式完成發(fā)酵，最終產(chǎn)物為膜片狀的細菌纖維素。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明可明顯縮短生產(chǎn)周期，并較大幅度地提高細菌纖維素的產(chǎn)量。
【專利說明】細菌纖維素產(chǎn)生菌及利用該菌株發(fā)酵細菌纖維素的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于生物【技術領域】，特別涉及一株細菌纖維素產(chǎn)生菌及利用該菌株發(fā)酵細菌纖維素的方法。
【背景技術】
[0002]細菌纖維素(bacterial cellulose)是由微生物(主要是細菌)利用液態(tài)培養(yǎng)基發(fā)酵產(chǎn)生的細胞外纖維素，為了與植物來源的纖維素相區(qū)別，將其稱為細菌纖維素或微生物纖維素。與植物纖維素相比，它具有高結(jié)晶度、高化學純度、高抗張強度、高彈性模量、吸水性強和生物相容性好等優(yōu)點。這些優(yōu)點使其在食品、生物醫(yī)藥、組織工程支架材料、聲學器材、化妝品、膜過濾材料、造紙等領域具有巨大的應用潛力，并成為國內(nèi)外生物材料的研究熱點。但是，當前的細菌纖維素應用仍以食品領域為主，其它領域用量十分有限，其主要原因主要有兩方面:其一，生物醫(yī)藥、組織工程支架材料等領域尚存在較多亟需解決的技術問題；其二，細菌纖維素生產(chǎn)效率較低、生產(chǎn)成本較高，限制了化妝品、造紙等領域的廣發(fā)應用。
[0003]細菌纖維素于1886年被Brown發(fā)現(xiàn),此后，國內(nèi)外眾多研究人員在菌種選育、原料選擇、發(fā)酵工藝等方 面進行了大量的研究。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵過程中的氣流和攪拌對細菌纖維素凝膠膜的完整性有影響，淺層靜態(tài)發(fā)酵是目前獲得膜片狀細菌纖維素的最好方法。由于食品工業(yè)的原料是細菌纖維素的主要應用方向，這方面的應用對細菌纖維素的膜片形狀有較高的要求，決定了目前的細菌纖維素生產(chǎn)主要采用淺層靜態(tài)發(fā)酵工藝。但是，淺層靜態(tài)發(fā)酵工藝存在占地面積大、發(fā)酵周期長、勞動強度較大、發(fā)酵條件難控制等缺點。中國專利CN200710030072.0公開了深層與淺層靜態(tài)偶聯(lián)發(fā)酵生產(chǎn)高纖椰果的方法，可克服上述部分缺點，但是，仍存在不足，主要體現(xiàn)為:深層靜態(tài)發(fā)酵階段的時間較長，導致整個生產(chǎn)周期仍較長，生產(chǎn)效率仍有較大的提高空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一株細菌纖維素產(chǎn)生菌。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供上述菌株的應用。
[0006]本發(fā)明的再一目的在于提供利用上述菌株發(fā)酵細菌纖維素的方法。
[0007]本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):
[0008]一株細菌纖維素產(chǎn)生菌，命名為木葡糖酸醋桿菌(Gluconacetobacter xylinus)BC13，于2014年4月10日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心(CCTCC)，地址:中國武漢武漢大學，保藏編號為CCTCC NO:M2014124 ；
[0009]所述的細菌纖維素產(chǎn)生菌從自然發(fā)酵的椰子水中分離純化得到；
[0010]所述的細菌纖維素產(chǎn)生菌具有如下形態(tài)特性和生理生化特性:
[0011]a、采用常規(guī)的細菌生理生化鑒定方法和電子顯微鏡觀察，所篩選的細菌纖維素產(chǎn)生菌革蘭氏染色為陰性，在透射電鏡(X7000)和掃描電鏡(X10000)下觀察，菌體呈橢圓的桿狀，大小約為(0.4~0.6) μ mX (1.3~2.8) μ m,周生鞭毛；
[0012]b、菌落的形態(tài)特征為:該菌株在固體培養(yǎng)基(葡萄糖20g/L，酵母膏10g/L，KH2PO41g/L, MgSO4.7Η200.2g/L，瓊脂 20g/L,新鮮椰子水 50% (v/v)，調(diào)節(jié) ρΗ5.5，121。。滅菌20min)上30°C恒溫培養(yǎng)72h，菌落形狀為邊緣整齊、中央凸起的圓形，顏色為乳白色，表面能形成皮革狀的菌膜；
[0013]C、主要的生理生化特征如表1所示:
[0014]表1生理生化試驗結(jié)果
【權利要求】
1.一株細菌纖維素產(chǎn)生菌，其特征在于:該菌為木葡糖酸醋桿菌(Gluconacetobacterxylinus)BC13，于2014年4月10日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，簡稱:CCTCC，地址:中國武漢武漢大學，保藏編號為CCTCC NO:M2014124。
2.權利要求1所述的細菌纖維素產(chǎn)生菌在發(fā)酵細菌纖維素中的應用。
3.一種發(fā)酵細菌纖維素的方法，其特征在于包含如下步驟: (1)深層動態(tài)發(fā)酵 在深層培養(yǎng)器中，對發(fā)酵培養(yǎng)基進行加熱滅菌，冷卻至28~32°C，接入細菌纖維素菌種的搖瓶種子液，接種量為體積百分比0.05%~10%，啟動攪拌和通入無菌空氣進行動態(tài)發(fā)酵； (2)淺層靜態(tài)發(fā)酵 將步驟(1)得到的深層培養(yǎng)器中的發(fā)酵液泵送至無菌的淺層培養(yǎng)器內(nèi)，進行靜態(tài)發(fā)酵，至發(fā)酵液表面覆蓋一層厚度為2~3mm的凝膠膜； (3)深層動態(tài)與淺層靜態(tài)交替發(fā)酵 ①“分別靜態(tài)發(fā)酵和動態(tài)發(fā)酵”:將步驟(2)中凝膠膜下面的大部分發(fā)酵液從淺層培養(yǎng)器泵送至深層培養(yǎng)器內(nèi)，使淺層培養(yǎng)器中殘留發(fā)酵液的液位為2~4_，殘留發(fā)酵液繼續(xù)進行靜態(tài)發(fā)酵8~12h ;在深層培養(yǎng)器中，將無菌的新鮮發(fā)酵培養(yǎng)基添加到發(fā)酵液中，添加量為初始動態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基體積的10%~20%，并用無菌的堿液調(diào)節(jié)pH至5.5~6.5，然后進行動態(tài)發(fā)酵8~12h ； ②“合并靜態(tài)發(fā)酵”:將步驟①中深層培養(yǎng)器內(nèi)的發(fā)酵液泵送至淺層培養(yǎng)器內(nèi)與淺層培養(yǎng)器內(nèi)的發(fā)酵液合并，合并發(fā)酵液后進行靜態(tài)發(fā)酵8~12h ； ③重復步驟①、②，“分別靜態(tài)發(fā)酵和動態(tài)發(fā)酵”和“合并靜態(tài)發(fā)酵”交替進行，發(fā)酵液分開進行發(fā)酵累計4~6次； (4)最后的淺層靜態(tài)發(fā)酵 最后一次合并發(fā)酵液，在淺層培養(yǎng)器內(nèi)繼續(xù)靜態(tài)發(fā)酵36~60h,即可結(jié)束整個發(fā)酵過程; 步驟(1)中所述的細菌纖維素菌種為權利要求1所述的木葡糖酸醋桿菌(Gluconacetobacter xylinus)BC13，于2014年4月10日保藏于中國典型培養(yǎng)物保藏中心，簡稱:CCTCC，地址:中國武漢武漢大學，保藏編號為CCTCC NO:M2014124。
4.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)酵細菌纖維素的方法，其特征在于: 步驟(1)所述的發(fā)酵培養(yǎng)基的初始PH調(diào)節(jié)至5.0~6.0。
5.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)酵細菌纖維素的方法，其特征在于: 步驟(1)中所述的動態(tài)發(fā)酵的條件為攪拌轉(zhuǎn)速為100~200rpm，發(fā)酵溫度為28~320C，通氣量為0.05~0.15L/ (min.L發(fā)酵液)，發(fā)酵時間為12~24h。
6.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)酵細菌纖維素的方法，其特征在于: 步驟(2)中淺層培養(yǎng)器首次裝液的液層高度應控制為15~20_。
7.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)酵細菌纖維素的方法，其特征在于: 步驟(2)中所述的所述的靜態(tài)發(fā)酵的條件為發(fā)酵溫度為28~32°C，發(fā)酵時間為48~60h。
8.根據(jù)權利要求3 所述的發(fā)酵細菌纖維素的方法，其特征在于:步驟(3)中所述的動態(tài)發(fā)酵的條件為攪拌轉(zhuǎn)速為100~200rpm，溫度為28~32°C，通氣量為0.05~0.15L/ (min.L發(fā)酵液)。
9.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)酵細菌纖維素的方法，其特征在于: 步驟(3)中所述的堿液為氫氧化鈉溶液或碳酸鈉溶液,堿液濃度為50~100g/L。
10.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)酵細菌纖維素的方法，其特征在于: 步驟(3)、(4)中所述的靜態(tài)發(fā)酵的溫度為28~32°C ； 步驟(3)中將深層培養(yǎng)器內(nèi)的發(fā)酵液泵送至淺層培養(yǎng)器時，從淺層培養(yǎng)器底部緩慢進液。
【文檔編號】C12R1/01GK103923865SQ201410173988
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權日:2014年4月28日
【發(fā)明者】鄧毛程, 王瑤, 李靜, 王文文, 吳永輝, 謝擁葵 申請人:廣東輕工職業(yè)技術學院, 廣州倚德生物科技有限公司, 鄧毛程, 王瑤, 李靜