一种提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵方法技术

一种提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵方法，它涉及一种提高生物絮凝剂活性成分的发酵方法。本发明专利技术的方法为：首先将生物絮凝剂产生菌接种至絮凝发酵液体培养基中，发酵制备种子液；然后将种子液接种于投加了外源AHLs的絮凝发酵液体培养基中，进行二次发酵，即制得生物絮凝剂，完成所述的提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵；其中，外源AHLs为N-3-氧-辛酰高丝氨酸内酯、N-己酰高丝氨酸内酯中的一种或两种按任意比混合。采用本发明专利技术的方法，外源AHLs的投加可以提高生物絮凝剂中活性成分多糖的浓度和絮凝活性，提高了生物絮凝剂的絮凝效果，为其大规模工业发酵奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵方法
本专利技术涉及一种提高生物絮凝剂活性成分的发酵方法。
技术介绍
作为水处理的核心技术，水处理材料新产品的研发一直代表了水处理技术的前沿。絮凝剂就是核心技术中效果良好的一种，在水处理中的最普遍而又关键的絮凝阶段发挥着重要的作用。如今的水处理中已经大规模地使用絮凝剂处理城镇生活污水、工业废水，特别是在处理特殊废水方面也广泛应用。其中，生物絮凝剂的出现解决了传统絮凝剂不易生物分解，容易给环境和健康带来危害等问题，并具有来源广，种类丰富，无毒性，絮凝能力好等优点，因而越来越受到青睐。但是在实际应用中，生物絮凝剂存在产量低的问题，使生物絮凝剂不能大批量地生产。尤其工业发酵过程复杂、不稳定的特性导致无法对发酵过程进行预测。如何生产高效高产量的生物絮凝剂成为水处理领域研究的热点问题，受到广泛的关注。细菌能自发产生、释放一些特定的信号分子，并能感知其浓度变化，调节微生物的群体行为，这一调控系统称为群体感应(QuorumSensing，QS)。根据QS理论，每个细胞都会不间断的合成信号分子，当信号分子浓度达到阈值时会引发相关基因的表达以适应环境条件的变化。革兰氏阴性菌的主要QS信号分子为N-酰基高丝氨酸内酯(N-acyl-homoserinelactone，AHL)。研究发现，AHLs能影响一些菌株的多糖合成、表面活性、生物膜的形成等，有研究表明Rhizobiummeliloti的胞外多糖受ExoS-Chvl群体感应系统调控，而Sinorhizobiummeliloti琥珀酰聚糖的合成受到ExpR/Sin群体感应系统的调控。专利
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵方法，该方法提高生物絮凝剂主要活性物质成分—多糖的浓度，从而提高生物絮凝剂的活性，简单、快捷、效果明显。用于生物絮凝剂的生产中，能提高有效活性成分的含量。为实现本专利技术目的，提供了以下技术方案：一种提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵方法，它是按照以下步骤操作的：首先将生物絮凝剂产生菌接种至絮凝发酵液体培养基中，发酵制备种子液；然后将种子液接种于投加了外源AHLs的絮凝发酵液体培养基中，进行二次发酵，即制得生物絮凝剂，完成所述的提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵；其中，外源AHLs为N-3-氧-辛酰高丝氨酸内酯、N-己酰高丝氨酸内酯中的一种或两种按任意比混合；其中，投加了外源AHLs的絮凝发酵液体培养基为将外源AHLs加入到絮凝发酵液体培养基中至外源AHLs的终浓度为0.1μM～0.5μM。本专利技术包含以下有益效果：采用本专利技术的方法，表明外源AHLs的投加可以提高生物絮凝剂中活性成分多糖的浓度和絮凝活性，提高了生物絮凝剂的絮凝效果。其中，投加0.4μM外源C6-HSL时，发酵液中多糖浓度达到最高，与对照组相比提高了1.6倍，絮凝率提高了10％。而投加了0.2μM的3OC8-HSL溶液后，其多糖浓度提高1.4倍，絮凝率提高到90.11％。研究表明，C6-HSL和3OC8-HSL可以作为自诱导物介导根瘤土壤杆菌(Agrobacteriumtumefaciems)F2的群体感应系统，发挥对多糖合成等菌体生理功能的调控作用。从而达到促进生物絮凝剂合成,提高生物絮凝剂活性的目的。说明本专利技术发酵所得的生物絮凝剂可用于进一步实际应用，为其大规模工业发酵奠定了基础。附图说明图1为外源C6-HSL投加量对多糖浓度和絮凝率的影响图；其中，A为多糖浓度柱状图；B为絮凝率柱状图；图2为外源3OC8-HSL投加量对多糖浓度和絮凝率的影响图；其中，A为多糖浓度柱状图；B为絮凝率柱状图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式的一种提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵方法，它是按照以下步骤操作的：首先将生物絮凝剂产生菌接种至絮凝发酵液体培养基中，发酵制备种子液；然后将种子液接种于投加了外源AHLs的絮凝发酵液体培养基中，进行二次发酵，即制得生物絮凝剂，完成所述的提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵；其中，外源AHLs为N-3-氧-辛酰高丝氨酸内酯、N-己酰高丝氨酸内酯中的一种或两种按任意比混合；其中，投加了外源AHLs的絮凝发酵液体培养基为将外源AHLs加入到絮凝发酵液体培养基中至外源AHLs的终浓度为0.1μM～0.5μM。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：生物絮凝剂产生菌为革兰氏阴性细菌。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：革兰氏阴性细菌为根瘤土壤杆菌(Agrobacteriumtumefaciems)F2，保存于中国微生物菌种保藏中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2014年12月03日，其CGMCC号为10131。其它与具体实施方式一相同。本实施方式的生物絮凝剂产生菌根瘤土壤杆菌(Agrobacteriumtumefaciems)F2为革兰氏阴性菌，其所产生的生物絮凝剂为该菌的代谢产物，其絮凝活性有效成分主要存在于发酵液中，絮凝率达到80％以上，并具有良好的热稳定性；通过实验确定了根瘤土壤杆菌(Agrobacteriumtumefaciems)F2的生物絮凝剂中多糖是絮凝功能的主要承担者。而根瘤菌在合成及运输胞外多糖的过程也受到群体感应系统的调控。而根瘤土壤杆菌能产生acyl-HSL类信号分子，该信号分子作为自诱导物能引起群体感应对多糖合成的调节。本实施方式中，投加了外源acyl-HSL类信号分子后，使自诱导物浓度增加到一定阙值后，诱导多糖合成相关基因表达量增多，导致多糖含量的提高，从而提高生物絮凝剂活性物质的含量，提高了絮凝活性。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：外源AHLs为将N-3-氧-辛酰高丝氨酸内酯和N-己酰高丝氨酸内酯分别溶于溶剂二甲基亚砜形成的溶液或二者混合后的溶液。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：外源AHLs的N-3-氧-辛酰高丝氨酸内酯溶液([N-(3-oxooctanoyl)-L-homoserinelactone，3-Oxo-C8-HSL)和N-己酰高丝氨酸内酯((N-hexanoyl-L-homoserinelactone，C6-HSL)溶液的浓度均为0.1μM～0.5μM。其它与具体实施方式一相同。本实施方式的N-3-氧-辛酰高丝氨酸内酯溶液([N-(3-oxooctanoyl)-L-homoserinelactone，3-Oxo-C8-HSL)和N-己酰高丝氨酸内酯((N-hexanoyl-L-homoserinelactone，C6-HSL)均购买自sigma公司。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：絮凝发酵液体培养基配制如下：1L蒸馏水中加入10g的葡萄糖、5g的K2HPO4、2g的KH2PO4、0.1g的MgSO4·7H2O、0.1g的NaCl、0.5g的尿素和0.5g的酵母膏；pH为7.2～7.5，112℃灭菌30min，即完成絮凝发酵液体培养基的配制。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：生物絮凝剂产生菌接种前需进行活化培养。其它与具体实施方式一相同。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵方法，其特征在于它是按照以下步骤操作的：首先将生物絮凝剂产生菌接种至絮凝发酵液体培养基中，发酵制备种子液；然后将种子液接种于投加了外源AHLs的絮凝发酵液体培养基中，进行二次发酵，即制得生物絮凝剂，完成所述的提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵；其中，外源AHLs为N‑3‑氧‑辛酰高丝氨酸内酯、N‑己酰高丝氨酸内酯中的一种或两种按任意比混合；其中，投加了外源AHLs的絮凝发酵液体培养基为将外源AHLs加入到絮凝发酵液体培养基中至外源AHLs的终浓度为0.1μM～0.5μM。

【技术特征摘要】
1.一种提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵方法，其特征在于它是按照以下步骤操作的：首先将生物絮凝剂产生菌接种至絮凝发酵液体培养基中，发酵制备种子液；然后将种子液接种于投加了外源AHLs的絮凝发酵液体培养基中，进行二次发酵，即制得生物絮凝剂，完成所述的提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵；其中，外源AHLs为N-3-氧-辛酰高丝氨酸内酯、N-己酰高丝氨酸内酯中的一种或两种按任意比混合；其中，投加了外源AHLs的絮凝发酵液体培养基为将外源AHLs加入到絮凝发酵液体培养基中至外源AHLs的终浓度为0.1μM～0.5μM；生物絮凝剂产生菌为革兰氏阴性细菌，即根瘤土壤杆菌(Agrobacteriumtumefaciems)F2，保存于中国微生物菌种保藏中心，保藏地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏日期为2014年12月03日，保藏编号为CGMCCNo.10131；外源AHLs为将N-3-氧-辛酰高丝氨酸内酯和N-己酰高丝氨酸内酯分别溶于溶剂二甲基亚砜形成的溶液或二者混合后的溶液。2.根据权利要求1所述的一种提高生物絮凝剂活性成分多糖产量的发酵方法，其特征在于外源AHLs的N-3-氧-辛酰高丝氨酸内酯溶液和N-己酰高丝氨酸内酯溶液的浓度均为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昂，吴丹，杨基先，皮姗姗，魏薇，郭海娟，庞长泷，马放，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23