本發(fā)明屬于化學(xué)化工、環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種赤霉素固態(tài)培養(yǎng)基及利用其制備赤霉素的方法。

背景技術(shù)：

我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，也是一個(gè)人口大國，糧食作為人類生存最基本的生活消費(fèi)品，糧食問題永遠(yuǎn)不會(huì)過時(shí)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們對(duì)生活水平要求的不斷提高以及人口不斷增長，我國的糧食問題又將迎來新的挑戰(zhàn)。赤霉素作為一種天然的植物生長調(diào)節(jié)劑，能促進(jìn)作物生長、發(fā)芽、開花結(jié)果，刺激果實(shí)生長，提高結(jié)實(shí)率，對(duì)棉花、蔬菜、瓜果、水稻、綠肥等有顯著的增產(chǎn)效果。因此對(duì)赤霉素的深入研究對(duì)促進(jìn)農(nóng)林生產(chǎn)，特別是糧食生產(chǎn)，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

對(duì)赤霉菌的培養(yǎng)包括傳統(tǒng)的液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵，其中，傳統(tǒng)的液態(tài)發(fā)酵往往設(shè)備投資大、成本較高、生產(chǎn)過程難控制及難于提?。幌鄬?duì)于液態(tài)發(fā)酵，固態(tài)發(fā)酵技術(shù)是在沒有或者幾乎沒有自由水存在下，在有一定濕度的水不溶性固態(tài)機(jī)制中，用一種或者多種微生物的一個(gè)生物反應(yīng)過程。固態(tài)發(fā)酵中培養(yǎng)基提供的與氣體的接觸面積比液體的深層發(fā)酵中與氣泡的接觸面積大。固態(tài)發(fā)酵具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）投資少，過程操作簡(jiǎn)單；（2）產(chǎn)物濃度高，提取工藝簡(jiǎn)單，提取較為完全；（3）發(fā)酵原料一般是農(nóng)產(chǎn)品，較易獲得。

培養(yǎng)基是赤霉菌生長的環(huán)境，培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)成為赤霉菌生長及產(chǎn)赤霉素的重要物質(zhì)，它們的種類以及含量成為赤霉素產(chǎn)量的關(guān)鍵。雖然固體培養(yǎng)基有較多優(yōu)點(diǎn)，但是赤霉素需要的營養(yǎng)物質(zhì)，大都以葡萄糖或玉米等糧食作物為原料，從而消耗了大量糧食，也使培養(yǎng)基底物成本增高。

其次，固態(tài)發(fā)酵的赤霉素產(chǎn)量并不高，為了提高產(chǎn)量，劉文芳（劉文芳.菌株sfgi-1產(chǎn)赤霉素發(fā)酵條件的研究[d].山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2010.）提出效果較好的培養(yǎng)基：麩皮50%，玉米面50%，磷酸二氫鉀0.1%，硫酸鎂0.1%，葡萄糖1%。江瀾等（江瀾,馮有勝.赤霉素的固態(tài)分批補(bǔ)料培養(yǎng)技術(shù)及其分離提取工藝研究[j].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2001,03:323-328.）用的培養(yǎng)基為麥麩80g、玉米淀粉20g、亞麻仁油1ml、尿素0.15g、mgso40.007g和拌料液85ml。

但是，上述這些培養(yǎng)基對(duì)赤霉素產(chǎn)量的提高仍然有限，且沒有解決與人爭(zhēng)糧食問題，對(duì)于工業(yè)化應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此需要開發(fā)出一種新的培養(yǎng)基來解決這些問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種赤霉素固態(tài)培養(yǎng)基，同時(shí)提供利用其制備赤霉素的方法是本發(fā)明的有一個(gè)發(fā)明目的。本發(fā)明通過對(duì)秸稈進(jìn)行處理，并將其酶解物制成培養(yǎng)基對(duì)赤霉菌進(jìn)行培養(yǎng)，可有效增加赤霉素的產(chǎn)量。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種赤霉素固態(tài)培養(yǎng)基，其由以下重量百分比的組成制成：麩皮29.95～49.92%，秸稈酶解物50～70%，磷酸二氫鉀0.03～0.05%，硫酸鎂0.02～0.03%。

所述秸稈酶解物由在秸稈水溶液中添加纖維素酶水解得到，所述秸稈水溶液中秸稈的濃度為2500～6000g/l，水解的溫度為50～70℃，ph為5.0～6.5，水解時(shí)間為18～36h，以每克秸稈干重計(jì)，纖維素酶的添加量為5～12fpu。

所述秸稈水溶液中的秸稈經(jīng)汽爆處理，汽爆處理的具體操作為：將含水15%的秸稈充入汽爆罐，裝料比30%，再通入蒸汽，體系在壓力為0.3～0.6mpa下維持5～10min后，再快速釋放為常壓即可。

利用所述的固態(tài)培養(yǎng)基制備赤霉素的方法，包括以下步驟：

（1）將秸稈酶解物、麩皮、磷酸二氫鉀和硫酸鎂混合制成固態(tài)培養(yǎng)基；

（2）向所述固態(tài)培養(yǎng)基中滴加水后，接入赤霉菌發(fā)酵；發(fā)酵液經(jīng)萃取、濃縮、結(jié)晶即得赤霉素。

步驟（2）中，發(fā)酵溫度為28～32℃，發(fā)酵時(shí)間為6～8天。

萃取時(shí)采用的有機(jī)溶劑為乙酸乙酯。

本發(fā)明中，秸稈酶解物的作用機(jī)理在于：由于秸稈酶解物為利用汽爆后的秸稈（例如玉米稈，小麥稈或稻草等）添加纖維素酶水解得到，該秸稈酶解物中所含有的單糖可作為赤霉菌的營養(yǎng)物質(zhì)，即碳源，而秸稈酶解物中一些未水解的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素則保留在秸稈酶解物中在固態(tài)培養(yǎng)基中作為底物來解決培養(yǎng)基透氣性差的問題。其次，秸稈酶解物中還含有赤霉素發(fā)酵所需的氮、磷、鉀、鈣、鎂元素，可減少或不添加上述元素即可滿足赤霉素生長需求，從而降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

1）將秸稈酶解物用于赤霉素培養(yǎng)基，可有效提高赤霉素產(chǎn)量，用于改善農(nóng)作物的生長及提高作物產(chǎn)量；

2）秸稈酶解物的原料秸稈廉價(jià)易得，來源廣泛，大大降低赤霉素的生產(chǎn)成本，解決秸稈焚燒時(shí)污染環(huán)境、赤霉素培養(yǎng)時(shí)與人爭(zhēng)糧食的問題；同時(shí)也解決秸稈回收利用的問題。

附圖說明

圖1是赤霉素培養(yǎng)基中加入秸稈酶解物與未加入秸稈酶解物時(shí)赤霉素的產(chǎn)量對(duì)比結(jié)果。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1

一種赤霉素固態(tài)培養(yǎng)基，其由以下重量百分比的組成制成：麩皮49.92%，秸稈酶解物50%，磷酸二氫鉀0.05%，硫酸鎂0.03%。

秸稈酶解物由在秸稈水溶液中添加纖維素酶水解得到，所述秸稈水溶液中秸稈的濃度為4000g/l，水解的溫度為60℃，ph為5.5，水解時(shí)間為26h；以每克秸稈干重計(jì)，纖維素酶的添加量為10fpu。所述秸稈水溶液中的秸稈經(jīng)汽爆處理，汽爆處理的具體操作為：將含水15%的秸稈充入汽爆罐，裝料比30%，再通入蒸汽，體系在壓力為0.5mpa下維持8min后，再快速釋放為常壓即可。

利用所述的固態(tài)培養(yǎng)基制備赤霉素的方法，包括以下步驟：

（1）將秸稈酶解物、麩皮、磷酸二氫鉀和硫酸鎂混合制成固態(tài)培養(yǎng)基；

（2）向所述固態(tài)培養(yǎng)基中滴加水后，接入赤霉菌發(fā)酵；發(fā)酵液經(jīng)萃取、濃縮、結(jié)晶即得赤霉素。

步驟（2）中發(fā)酵溫度為30℃，發(fā)酵時(shí)間為7天，萃取時(shí)采用的有機(jī)溶劑為乙酸乙酯。

實(shí)施例2

一種赤霉素固態(tài)培養(yǎng)基，其由以下重量百分比的組成制成：麩皮29.95%，秸稈酶解物70%，磷酸二氫鉀0.03%，硫酸鎂0.02%。

秸稈酶解物由在秸稈水溶液中添加纖維素酶水解得到，所述秸稈水溶液中秸稈的濃度為2500g/l，水解的溫度為50℃，ph為5.0，水解時(shí)間為18h；以每克秸稈干重計(jì)，纖維素酶的添加量為5fpu。所述秸稈水溶液中的秸稈經(jīng)汽爆處理，汽爆處理的具體操作為：將含水15%的秸稈充入汽爆罐，裝料比30%，再通入蒸汽，體系在壓力為0.3mpa下維持10min后，再快速釋放為常壓即可。

利用所述的固態(tài)培養(yǎng)基制備赤霉素的方法，包括以下步驟：

（1）將秸稈酶解物、麩皮、磷酸二氫鉀和硫酸鎂混合制成固態(tài)培養(yǎng)基；

（2）向所述固態(tài)培養(yǎng)基中滴加水后，接入赤霉菌發(fā)酵；發(fā)酵液經(jīng)萃取、濃縮、結(jié)晶即得赤霉素。步驟（2）中，發(fā)酵溫度為32℃，發(fā)酵時(shí)間為6天。萃取時(shí)采用的有機(jī)溶劑為乙酸乙酯。

實(shí)施例3

一種赤霉素固態(tài)培養(yǎng)基，其由以下重量百分比的組成制成：麩皮35%，秸稈酶解物64.92%，磷酸二氫鉀0.05%，硫酸鎂0.03%。

秸稈酶解物由在秸稈水溶液中添加纖維素酶水解得到，所述秸稈水溶液中秸稈的濃度為6000g/l，水解的溫度為70℃，ph為6.5，水解時(shí)間為36h；以每克秸稈干重計(jì)，纖維素酶的添加量為12fpu。所述秸稈水溶液中的秸稈經(jīng)汽爆處理，汽爆處理的具體操作為：將含水15%的秸稈充入汽爆罐，裝料比30%，再通入蒸汽，體系在壓力為0.6mpa下維持5min后，再快速釋放為常壓即可。

利用所述的固態(tài)培養(yǎng)基制備赤霉素的方法，包括以下步驟：

（1）將秸稈酶解物、麩皮、磷酸二氫鉀和硫酸鎂混合制成固態(tài)培養(yǎng)基；

（2）向所述固態(tài)培養(yǎng)基中滴加水后，接入赤霉菌發(fā)酵；發(fā)酵液經(jīng)萃取、濃縮、結(jié)晶即得赤霉素。步驟（2）中，發(fā)酵溫度為28℃，發(fā)酵時(shí)間為8天，萃取時(shí)采用的有機(jī)溶劑為乙酸乙酯。

效果實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證本發(fā)明的發(fā)明效果，本發(fā)明對(duì)赤霉素培養(yǎng)基中加入秸稈酶解物（即實(shí)施例1）與未加入秸稈酶解物時(shí)赤霉素的產(chǎn)量進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果見圖1所示。

圖1中a表示加入秸稈酶解物時(shí)赤霉素的產(chǎn)量；b表示未加入秸稈酶解物時(shí)赤霉素的產(chǎn)量。

未加入秸稈酶解物時(shí)所采用的固態(tài)培養(yǎng)基的各個(gè)組分及含量為：麩皮49.92%，玉米面49%，磷酸二氫鉀0.05%，硫酸鎂0.03%，葡萄糖1%。利用所述的固態(tài)培養(yǎng)基制備赤霉素的方法：種子培養(yǎng)基中1ml的液體種子接種到固體發(fā)酵培養(yǎng)基中，30℃靜置培養(yǎng)8d，分離提純。

從圖1中可以看出，第1天并沒有赤霉素產(chǎn)出，此時(shí)是菌絲的對(duì)數(shù)生長期，2～3天為發(fā)酵儲(chǔ)藏期，3～8天為發(fā)酵的持續(xù)期，對(duì)比可知，秸稈酶解物也可用于赤霉素發(fā)酵生產(chǎn)，為秸稈利用開辟了一條新的途徑。