本發(fā)明屬于發(fā)酵
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種適于細(xì)菌纖維素發(fā)酵的培養(yǎng)基。技術(shù)背景細(xì)菌纖維素是某類群微生物(細(xì)菌)經(jīng)合成分泌的纖維素統(tǒng)稱，工業(yè)生產(chǎn)中多以木醋桿菌作細(xì)菌纖維素發(fā)酵的菌種。作為一種新型生物材料，細(xì)菌纖維素以其獨(dú)特性能受到廣泛關(guān)注。細(xì)菌纖維素具有高純度、超細(xì)性、透水透氣性、良好的生物相容性、可降解性以及生物合成可調(diào)控性，在醫(yī)療器械領(lǐng)域、食品添加劑領(lǐng)域、造紙領(lǐng)域、紡織領(lǐng)域以及環(huán)保領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。微生物發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的、系統(tǒng)的生物學(xué)過(guò)程，期間受多種因素的影響，如培養(yǎng)基組份、配比、培養(yǎng)溫度、培養(yǎng)方式。其中，培養(yǎng)基的組成及配比是關(guān)鍵因素之一，國(guó)內(nèi)外均進(jìn)行了大量研究。國(guó)內(nèi)細(xì)菌纖維素生產(chǎn)最初以椰子水為主要原料，如申請(qǐng)?zhí)枮?01110223884.3的發(fā)明申請(qǐng)中公布了一種細(xì)菌纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基中含有占培養(yǎng)基總重量30-90％的椰子粕加水混勻后得到的漿液。該方法受地域限制而不便于廣泛推廣應(yīng)用?？蒲屑吧a(chǎn)人員先后開(kāi)發(fā)出果蔬汁、植物浸提物以及各類農(nóng)副產(chǎn)品下腳料等作為細(xì)菌纖維素發(fā)酵主料。當(dāng)前培養(yǎng)基主要存在以下缺點(diǎn)：1)原料制備工藝復(fù)雜，耗費(fèi)較大的人力和物力。2)原材料受地域限制，不利于推廣。3)細(xì)菌纖維素產(chǎn)率較低，增加了單位生產(chǎn)成本，高昂的生產(chǎn)成本限制了細(xì)菌纖維素的推廣應(yīng)用，當(dāng)前細(xì)菌纖維素主要限定在附加值較高的產(chǎn)品領(lǐng)域。我國(guó)是產(chǎn)糧大國(guó)，擁有豐富的耕地資源，玉米是我國(guó)第三大糧食作物，資源豐富，物美價(jià)廉。玉米含有豐富的淀粉、蛋白質(zhì)以及微量元素，是非常理想的培養(yǎng)基原料，如中國(guó)發(fā)明專利ZL201110110794.3一種細(xì)菌纖維素的制備方法公布了一種在培養(yǎng)基中添加玉米芯酶解液來(lái)制備細(xì)菌纖維素的方法，該方法用纖維素酶、半纖維素酶和木聚糖酶酶解玉米芯制成玉米芯酶解液，并將其加入到制備細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)基中，可以使玉米芯中富含的木聚糖酶解成具有良好保健功能的低聚木糖，并被包裹或吸附在細(xì)菌纖維素中，提高細(xì)菌纖維素的保健功能。但尚未發(fā)現(xiàn)使用玉米全粉生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的技術(shù)。大豆是我國(guó)重要糧食作物之一，含有豐富的蛋白質(zhì)，能夠?yàn)槲⑸锾峁﹥?yōu)質(zhì)的碳源、氮源等營(yíng)養(yǎng)原料。豆類加工的副產(chǎn)物--豆粕，因?yàn)楹胸S富的碳水化合物和蛋白質(zhì)以及微量元素，亦是理想的微生物發(fā)酵原材料。目前沒(méi)有玉米全粉、黃豆粉以及豆粕應(yīng)用于細(xì)菌纖維素發(fā)酵的報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明目的在于：提供一種顯著提高細(xì)菌纖維素產(chǎn)量的適用培養(yǎng)基，培養(yǎng)基所用原料廉價(jià)易得、營(yíng)養(yǎng)豐富全面、加工工藝簡(jiǎn)單。在降低原料成本的同時(shí)，顯著提高了細(xì)菌纖維素產(chǎn)率，大幅度降低細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)成本，有效促進(jìn)細(xì)菌纖維素的推廣應(yīng)用。本發(fā)明用玉米粉、黃豆粉、豆粕粉作為細(xì)菌纖維素發(fā)酵培養(yǎng)的主料，不僅降低了成本，而且營(yíng)養(yǎng)全面，易與產(chǎn)物分離，有利于細(xì)菌纖維素的增產(chǎn)和收集。所述培養(yǎng)基具體如下：(1)種子培養(yǎng)基：按重量1000份計(jì)，玉米粉5-15份，黃豆粉5-12份，白砂糖5-10份，酵母浸膏1-3份，胰蛋白胨1-3份，磷酸二氫鉀3份，硫酸鎂1份，余量為水，pH至6.8，121℃滅菌20分鐘；(2)發(fā)酵培養(yǎng)基：按重量1000份計(jì)，玉米粉8-20份，豆粕粉5-20份，白砂糖5-15份，磷酸二氫鉀2份，硫酸鎂2份，氯化鈣1份，余量為水，pH至6.8，121℃滅菌20分鐘；所述玉米粉由整粒玉米粉碎至60目及以下；所述黃豆粉由黃豆粒粉碎至60目及以下；所述豆粕粉為一浸豆粕，粉碎至60目及以下；所述白砂糖為食用級(jí)合格品；所述酵母浸膏、胰蛋白胨、磷酸二氫鉀、硫酸鎂、氯化鈣為市售常規(guī)試劑；本發(fā)明還提供一種采用上述培養(yǎng)基發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素的方法：(1)將菌種經(jīng)過(guò)常規(guī)擴(kuò)繁轉(zhuǎn)管后，接入上述種子培養(yǎng)液中；所述菌種可以是木糖葡糖酸醋桿菌(Gluconacetobacterxylinus)、醋化醋桿菌(Acetobacteraceti)巴氏醋桿菌(Acetobacterpasteutinus)、漢森醋桿菌(Acetobacterhansenii)或白膜醋酸桿菌(Acetobacteracetosus)；(2)種子培養(yǎng)條件為：恒溫?fù)u床中25℃、120-150rpm培養(yǎng)40-48小時(shí)得種子液；(3)細(xì)菌纖維素發(fā)酵生產(chǎn)采用三段式控制：第一階段：按5-10％的接種量將種子液接種至發(fā)酵培養(yǎng)基中，26-28℃，120-180rpm培養(yǎng)24小時(shí)；第二階段：將培養(yǎng)溫度調(diào)整為28-30℃，150-240rpm培養(yǎng)48小時(shí)；第三階段：28-30℃、80-160rpm繼續(xù)培養(yǎng)48小時(shí)，得到細(xì)菌纖維素動(dòng)態(tài)發(fā)酵顆粒；(4)將發(fā)酵培養(yǎng)獲得的細(xì)菌纖維素動(dòng)態(tài)發(fā)酵顆粒經(jīng)去離子水沖洗、1％NaOH溶液浸煮、去離子水沖洗至中性，冷凍干燥后得目標(biāo)產(chǎn)物。有益效果：(1)本發(fā)明提供的培養(yǎng)基所用原料廉價(jià)易得、營(yíng)養(yǎng)豐富全面、加工工藝簡(jiǎn)單；在降低原料成本的同時(shí)，顯著提高了細(xì)菌纖維素產(chǎn)量至24g/L及以上，有效提高了細(xì)菌纖維素的產(chǎn)率，大幅度降低細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)成本，有效促進(jìn)細(xì)菌纖維素的推廣應(yīng)用；(2)本發(fā)明用玉米粉、黃豆粉、豆粕粉作為細(xì)菌纖維素發(fā)酵培養(yǎng)的主料，較常規(guī)細(xì)菌纖維素發(fā)酵培養(yǎng)基成本降低5-7倍，而且營(yíng)養(yǎng)全面，易與產(chǎn)物分離，有利于細(xì)菌纖維素的清洗和收集；(3)本發(fā)明所提供的培養(yǎng)基不僅成本低、產(chǎn)率高，而且提高了纖維素的生產(chǎn)效率，經(jīng)過(guò)136-144小時(shí)培養(yǎng)即可完成24g/L及以上的細(xì)菌纖維素發(fā)酵產(chǎn)量。(4)本發(fā)明的細(xì)菌纖維素發(fā)酵方法，首次采用三段式變溫變速的發(fā)酵方法，根據(jù)菌種的接種量及代謝變化調(diào)節(jié)溫度及轉(zhuǎn)速，操作簡(jiǎn)便，有效提高了細(xì)菌纖維素的產(chǎn)率。附圖說(shuō)明：圖1：細(xì)菌纖維素生產(chǎn)流程圖具體實(shí)施方式：以下實(shí)施例中所用菌種均為木糖葡糖酸醋桿菌(Gluconacetobacterxylinus)CCTCCAB2040512；實(shí)施例發(fā)酵罐動(dòng)態(tài)培養(yǎng)過(guò)程中每隔24小時(shí)取樣觀察并測(cè)定單位體積生物量一次，采用革蘭氏染色法涂片顯微鏡下觀察。實(shí)施例1一種適于細(xì)菌纖維素發(fā)酵的培養(yǎng)基及發(fā)酵生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的方法種子培養(yǎng)基：以1000份計(jì)，玉米粉15份，黃豆粉5份，白砂糖5份，胰蛋白胨1份，酵母浸膏2份，磷酸二氫鉀3份，硫酸鎂1份，余量為水，調(diào)節(jié)pH至6.8，121℃滅菌20分鐘；發(fā)酵培養(yǎng)基：以1000份計(jì)，玉米粉20份，豆粕粉6份，白砂糖5份，磷酸二氫鉀2份，硫酸鎂2份，氯化鈣1份，余量為水，調(diào)節(jié)pH至6.8，121℃滅菌20分鐘；所述玉米粉由整粒玉米粉碎至60目及以下；所述黃豆粉由黃豆粒粉碎至60目及以下；所述豆粕粉為一浸豆粕，粉碎至60目及以下；所述白砂糖為食用級(jí)合格品；所述酵母浸膏、胰蛋白胨、磷酸二氫鉀、硫酸鎂、氯化鈣為市售常規(guī)試劑。種子制備：超凈工作臺(tái)內(nèi)將斜面菌種接到種子培養(yǎng)基中，恒溫?fù)u床中25℃、150rpm培養(yǎng)48個(gè)小時(shí)，備用。細(xì)菌纖維素動(dòng)態(tài)發(fā)酵第一階段：將種子按10％的接種量接種至發(fā)酵罐中，180rpm、28℃培養(yǎng)24小時(shí)；第二階段：將培養(yǎng)條件調(diào)整為30℃、210rpm培養(yǎng)48小時(shí)；第三階段：將轉(zhuǎn)速調(diào)整為140，28℃培養(yǎng)48小時(shí)后過(guò)濾除去菌液得細(xì)菌纖維素顆粒材料。產(chǎn)物處理：用去離子水清洗所得顆粒材料，洗凈殘留培養(yǎng)基后用質(zhì)量濃度1％氫氧化鈉溶液90℃處理15分鐘，去離子水沖洗至中性得BC(細(xì)菌纖維素)濕材，將所得材料冷凍干燥得BC干粉，稱重并記錄。實(shí)施例2一種適于細(xì)菌纖維素發(fā)酵的培養(yǎng)基及發(fā)酵生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的方法種子培養(yǎng)基：以1000份計(jì)，玉米粉10份，黃豆粉12份，白砂糖6份，酵母浸膏1份，胰蛋白胨1份，磷酸二氫鉀3份，硫酸鎂1份，余量為水，調(diào)節(jié)pH至6.8，121℃滅菌20分鐘。發(fā)酵培養(yǎng)基：以1000份計(jì)，玉米粉14份，豆粕粉8份，白砂糖10份，磷酸二氫鉀2份，硫酸鎂2份，氯化鈣1份，余量為水，調(diào)節(jié)pH至6.8，121℃滅菌20分鐘。種子制備：超凈工作臺(tái)內(nèi)將斜面菌種接到種子培養(yǎng)基中，恒溫?fù)u床中25℃、150rpm培養(yǎng)48個(gè)小時(shí)，備用。細(xì)菌纖維素動(dòng)態(tài)發(fā)酵：將種子按6％的接種量接種至發(fā)酵罐中，140rpm、27℃培養(yǎng)24小時(shí)；第二階段：將培養(yǎng)條件調(diào)整為29℃、轉(zhuǎn)速調(diào)整為240rpm培養(yǎng)48小時(shí)；第三階段：將溫度調(diào)整為30℃、轉(zhuǎn)速調(diào)整為80rpm培養(yǎng)48小時(shí)后過(guò)濾除去菌液得細(xì)菌纖維素顆粒材料。其他處理方式如實(shí)施例1。實(shí)施例3一種適于細(xì)菌纖維素發(fā)酵的培養(yǎng)基及發(fā)酵生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的方法種子培養(yǎng)基配制：以1000份計(jì)，玉米粉5份，黃豆粉10份，白砂糖7份，胰蛋白胨2份，酵母浸膏2份，磷酸二氫鉀3份，硫酸鎂1份，余量為水，調(diào)節(jié)pH至6.8,121℃滅菌20分鐘。發(fā)酵培養(yǎng)基配制：以1000份計(jì)，玉米粉10份，豆粕粉14份，白砂糖12份，磷酸二氫鉀2份，硫酸鎂2份，氯化鈣1份，余量為水，調(diào)節(jié)pH至6.8,121℃滅菌20分鐘。種子制備：超凈工作臺(tái)內(nèi)將斜面菌種接到種子培養(yǎng)基中，恒溫?fù)u床中25℃、130rpm培養(yǎng)40個(gè)小時(shí)，備用。細(xì)菌纖維素動(dòng)態(tài)發(fā)酵第一價(jià)段：將種子按5％的接種量接種至發(fā)酵罐中，設(shè)定轉(zhuǎn)速為120rpm，培養(yǎng)溫度設(shè)定為26℃培養(yǎng)24小時(shí)；第二階段：將發(fā)酵罐轉(zhuǎn)速調(diào)整為180rpm，培養(yǎng)溫度調(diào)整為28℃培養(yǎng)48小時(shí)；第三階段：將轉(zhuǎn)速調(diào)整160rpm，29℃培養(yǎng)48小時(shí)后過(guò)濾除去菌液得細(xì)菌纖維素顆粒材料。其他處理方式如實(shí)施例1。實(shí)施例4一種適于細(xì)菌纖維素發(fā)酵的培養(yǎng)基及發(fā)酵生產(chǎn)細(xì)菌纖維素的方法種子培養(yǎng)基：以1000份計(jì)，玉米粉11份，黃豆粉7份，白砂糖10份，酵母浸膏3份，胰蛋白胨3份，磷酸二氫鉀3份，硫酸鎂1份，余量為水，調(diào)節(jié)pH至6.8,121℃滅菌20分鐘。發(fā)酵培養(yǎng)基：以1000份計(jì)，玉米粉8份，豆粕粉20份，白砂糖15份，磷酸二氫鉀2份，硫酸鎂2份，氯化鈣1份，余量為水，調(diào)節(jié)pH至6.8,121℃滅菌20分鐘。種子制備：超凈工作臺(tái)內(nèi)將斜面菌種接到種子培養(yǎng)基中，恒溫?fù)u床中25℃、120rpm培養(yǎng)48個(gè)小時(shí)，備用。細(xì)菌纖維素動(dòng)態(tài)發(fā)酵第一階段：將種子按8％的接種量接種至發(fā)酵罐中，160rpm、28℃培養(yǎng)24小時(shí)；第二階段：將培養(yǎng)條件調(diào)整為30℃、150rpm培養(yǎng)48小時(shí)；第三階段：29℃、110rpm培養(yǎng)48小時(shí)后過(guò)濾除去菌液得細(xì)菌纖維素顆粒材料。其他處理方式如實(shí)施例1。實(shí)施例5對(duì)照試驗(yàn)1種子培養(yǎng)基：葡萄糖20g/L，蛋白胨5g/L，磷酸二氫鉀4.3g，硫酸鎂2.5g，氯化鈉3g，余量為水，調(diào)節(jié)pH至6.8；發(fā)酵培養(yǎng)基：自然發(fā)酵椰子水1000ml，蔗糖40g，酵母浸膏10g，磷酸二氫鉀4.3g，硫酸鎂2.5g，氯化鈉3g，余量為水，調(diào)節(jié)pH至6.8。其他處理方式如實(shí)施例1。實(shí)施例6對(duì)照試驗(yàn)2種子培養(yǎng)基及發(fā)酵培養(yǎng)基配制同實(shí)施例1，種子培養(yǎng)同實(shí)施例1，發(fā)酵培養(yǎng)采用7％的接種量接種至發(fā)酵罐中，30℃、120rpm培養(yǎng)120小時(shí)后過(guò)濾除去菌液得細(xì)菌纖維素顆粒材料。表1：各試驗(yàn)組發(fā)酵培養(yǎng)基成本組別實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5實(shí)施例6培養(yǎng)基成本(元/L)0.2620.2750.3370.3171.4210.262產(chǎn)量(干重g/L)26.7324.8828.6925.661.9512.31當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3