一种醋酸菌液态浅层循环培养装置及高密度快培方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种醋酸菌液态浅层循环培养装置及高密度快培方法，该装置由矩形槽、出液管、生长培养基储存罐、单向流加泵、恒流泵、加热槽、双向流加泵、菌悬液回收罐、补充培养基储存罐组成。本发明专利技术装置结构简单、成本低、能耗低，采用该装置培养醋酸菌，大大增加了培养面积，提高了培养物质的使用率，保证了醋酸菌生长过程中所需的正常溶氧量以及菌体生长平面空间，提高了液体培养醋酸菌的浓度，最终实现短时高效节源的醋酸菌高密度、自动化、循环液态培养。相对于现有工厂醋酸菌生产中液态摇床振荡培养与液态发酵罐搅拌培养方法，本发明专利技术方法简单易行，可在现有工厂中轻易实现。能够大量、快速、自动化培养醋酸菌。

Acetic acid bacteria liquid shallow layer circulation culture device and high-density rapid cultivation method

The invention discloses a shallow circulation liquid acetic acid bacteria culture device with high density and fast cultivation method, the device is composed of a rectangular groove, a liquid outlet pipe, a growth medium storage tank, one-way flow pump, constant flow pump, heating tank, two-way pump, suspension recovery tank, supplement medium storage tank. The device of the invention has the advantages of simple structure, low cost, low energy consumption, using the same cultivation of acetic acid bacteria, greatly increasing the training area, improve training material utilization rate, to ensure that the required acetic acid bacteria during the growth of normal dissolved oxygen and the growth space, improve the concentration of the liquid culture of acetic acid bacteria, and ultimately acetic acid bacteria with high density, automation, short cycle liquid efficient source culture festival. Compared with the existing liquid chromatography shaking culture system and the liquid fermentation tank stirring cultivation method in the production of acetic acid bacteria in the existing factory, the method is simple and easy to implement and can be easily realized in the existing factory. It can culture acetic acid bacteria rapidly, rapidly and automatically.

【技术实现步骤摘要】
一种醋酸菌液态浅层循环培养装置及高密度快培方法
本专利技术涉及一种液态浅层循环的醋酸菌高密度快培装置及方法。
技术介绍
醋酸菌(Aceticacidbacteria)革兰氏阴性的严格需氧菌，主要生活在含糖、酸或醇的原料中，在显微镜下观察到醋酸菌细胞多为短杆棒状，单个，大部分成对无芽胞，大小为0.6～1.0μm×1.7～1.9μm。醋酸菌作为食品工业中最常使用的微生物之一，它不仅在谷物醋的酿造过程中起关键作用，同时被运用于水果醋的酿造、多糖薄膜的制备、同聚纤维素产品的开发等等多种用途。传统醋酸菌培养工艺分为固态培养与液态培养，其中液态培养分为：表面静态培养、摇床振荡培养、发酵罐搅拌培养。固态培养的缺点是营养物质无法充分使用，醋酸菌仅仅利用了表面部分的营养物质，深层的营养物质最终将丢弃，造成浪费，并且在固态培养的过程中将投入大量的人力物力。液态培养中表面静态培养的缺点是醋酸菌容易形成醋膜，悬浮在液体表面，对氧气进入液体造成阻碍，使得仅有少量的醋酸菌悬浮在醋液表面的醋膜中，同时部分营养物质被用于形成醋膜而导致额外的浪费。现有工厂醋酸菌生产中，多以液态摇床振荡培养与液态发酵罐搅拌培养为主，主要因其技术要求低，并且人力使用低于传统固态培养与液态表面静置培养。但由于醋酸菌的生存与生长必须依靠氧气，并且其不耐强酸的特性导致在现有条件下难以大批量地生产。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服传统醋酸菌培养存在的营养物质使用不充分与醋酸菌产量低下的问题，提供一种结构简单，能够大量、快速、自动化培养醋酸菌的醋酸菌液态浅层循环培养装置，以及采用该装置高密度快培醋酸菌的方法。解决上述技术问题所采用的技术方案是：生长培养基储存罐通过管道经单向流加泵与培养槽的顶部相联通，所述的培养槽由至少4个上表面开口的矩形槽叠放而成，每个矩形槽的底部设置有出液管，相邻矩形槽上的出液管交错设置，培养槽底部的出液管通过管道与加热槽相联通，加热槽下部的一个出口通过管道经双向流加泵与菌悬液回收罐相连通、另一个出口通过管道经恒流泵与培养槽的顶部相连通，加热槽上部的入口通过管道经双向流加泵与补充培养基储存罐相连通。上述矩形槽的长为60～160cm、宽为5～25cm、高为1～4cm，优选矩形槽的长为100cm、宽为15cm、高为1～4cm。上述出液管1的直径优选为1.0～2.0cm、高度优选为3～6mm。上述培养槽优选由4～12个上表面开口的矩形槽2叠放而成。采用上述装置高密度快培醋酸菌的方法由下述步骤组成：1、醋酸菌菌株的培养将汉氏葡萄糖醋杆菌Gluconacetobacterhansenii活化培养后的菌株接种于驯化培养基中30±1℃驯化培养48小时，其中驯化培养基是向每100mL蒸馏水中加入2～6g葡萄糖、0.5～2g酵母提取物、0.5～2g大豆蛋白粉、0.1～0.5g丙氨酸、0.005～0.015g醋酸钠、0.001～0.01g辅酶Q10、0.001～0.01g叶酸，灭菌后加入1～5mL无水乙醇和0.5～3mL冰乙酸制成；再按上述方法重复驯化培养2～8次，并且驯化培养基中每100mL蒸馏水加入的冰乙酸逐次等量增加0.5～3mL，且驯化培养基中每100mL蒸馏水加入的冰乙酸总量不超过10mL；驯化培养完后分离出优势醋酸菌进行一级扩大培养和二级扩大培养。2、装置消毒在密闭条件下，将醋酸菌液态浅层循环培养装置用质量分数为95％的冰醋酸水溶液熏蒸24小时，同时使用55W紫外灭菌灯辐照2小时，每立方米密闭空间里质量分数为95％的冰醋酸水溶液的使用量为100～200mL。3、醋酸菌液态浅层循环培养在无菌条件下，将生长培养基储存罐内接有步骤1二级扩大培养后的菌悬液的浅层生长培养基通过单向流加泵泵入培养槽最上面一层矩形槽内，待培养液逐级向下充满矩形槽且从最底部矩形槽的出液管流入加热槽的培养液高于加热槽下部的两个出口后，关闭单向流加泵，开启加热槽加热培养液使其维持在30±2℃，并开启恒流泵使加热槽和培养槽内的培养液循环流动；培养42～54小时后，开启双向流加泵，向加热槽内泵入补充培养基储存罐中的补充培养基，培养66～78小时后，将双向流加泵的流速加倍；从加热槽泵出的菌悬液流入菌悬液回收罐内。上述的浅层生长培养基是向每100mL蒸馏水中加入4～12g葡萄糖、1～4g酵母提取物、1～5g大豆蛋白粉、0.5～1g丙氨酸、0.001～0.01g辅酶Q10、0.005～0.02g醋酸钠、0.001～0.01g叶酸，灭菌后再加入1.0～5.5mL体积分数为95％的食用酒精和0.5～3mL冰乙酸制成；所述的补充培养基是向每100mL蒸馏水中加入1～5g葡萄糖、0.1～3.0g酵母提取物、0.1～3.0g大豆蛋白粉、1～7g无水碳酸钠，灭菌后再加入2.0～5.5mL体积分数为95％的食用酒精制成。4、制备醋酸菌粉培养90～102小时后，关闭加热槽、恒流泵、双向流加泵，将培养槽内的菌悬液倒入菌悬液回收罐内，然后将食品级脱脂奶粉与菌悬液回收罐内的菌悬液按质量-体积比为0.5～3g:10mL混合，经均质、预冷冻、真空冷冻干燥，得到醋酸菌粉成品。上述步骤1中，优选驯化培养基是向每100mL蒸馏水中加入4g葡萄糖、1g酵母提取物、1g大豆蛋白粉、0.3g丙氨酸、0.01g醋酸钠、0.003g辅酶Q10、0.003g叶酸，灭菌后加入2mL无水乙醇和1mL冰乙酸制成；再重复驯化培养4次，并且驯化培养基中每100mL蒸馏水加入的冰乙酸逐次等量增加1mL。上述步骤3中，优选浅层生长培养基是向每100mL蒸馏水中加入6g葡萄糖、2g酵母提取物、2g大豆蛋白粉、0.5g丙氨酸、0.01g醋酸钠、0.005g辅酶Q10、0.005g叶酸，灭菌后再加入2.10mL体积分数为95％的食用酒精和1mL冰乙酸制成；优选补充培养基是向每100mL蒸馏水中加入2g葡萄糖、1g酵母提取物、1g大豆蛋白粉、5g无水碳酸钠，灭菌后再加入3.2mL体积分数为95％的食用酒精制成。上述步骤3中，进一步优选补充培养基的泵入总体积为浅层生长培养基总体积的20％～40％，优选恒流泵的流速为60～120L/h、双向流加泵的流速为10～60mL/h。本专利技术装置相对于现有工厂醋酸菌生产中使用的大型摇床与液态发酵罐，结构简单、成本低、能耗低，能够大量、快速、自动化培养醋酸菌。采用本专利技术装置培养醋酸菌，相比于固态培养，本专利技术在人力的投入量上实现了巨大的减少并可实现自动化培养；相对于固体培养时醋酸菌只能使用表面培养物质的情况，本专利技术使用循环培养方式，提高了培养物质的使用率。相比于液态表面静态培养，本专利技术大大增加了培养面积，保证了醋酸菌生长过程中所需的正常溶氧量以及菌体生长平面空间，提高了液体培养醋酸菌的浓度，最终实现短时高效节源的醋酸菌高密度液态培养，而且对醋酸菌进行高密度培养后可从醋酸菌细胞膜中提取乙醇脱氢酶、乙醛脱氢酶、辅酶Q10、辅酶Q9等多种功能性物质，并且能提高各物质的提取效率。相对于现有工厂醋酸菌生产中液态摇床振荡培养与液态发酵罐搅拌培养方法，本专利技术方法简单易行，可在现有工厂中轻易实现。附图说明图1是醋酸菌液态浅层循环培养装置的结构示意图。图2是液态摇床振荡培养菌株醋酸菌N-9的扫描电子显微镜图。图3是液态浅层循环培本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种醋酸菌液态浅层循环培养装置，其特征在于：生长培养基储存罐(3)通过管道经单向流加泵(4)与培养槽的顶部相联通，所述的培养槽由至少4个上表面开口的矩形槽(2)叠放而成，每个矩形槽(2)的底部设置有出液管(1)，相邻矩形槽(2)上的出液管(1)交错设置，培养槽底部的出液管(1)通过管道与加热槽(6)相联通，加热槽(6)下部的一个出口通过管道经双向流加泵(7)与菌悬液回收罐(8)相连通、另一个出口通过管道经恒流泵(5)与培养槽的顶部相连通，加热槽(6)上部的入口通过管道经双向流加泵(7)与补充培养基储存罐(9)相连通。

【技术特征摘要】
1.一种醋酸菌液态浅层循环培养装置，其特征在于：生长培养基储存罐(3)通过管道经单向流加泵(4)与培养槽的顶部相联通，所述的培养槽由至少4个上表面开口的矩形槽(2)叠放而成，每个矩形槽(2)的底部设置有出液管(1)，相邻矩形槽(2)上的出液管(1)交错设置，培养槽底部的出液管(1)通过管道与加热槽(6)相联通，加热槽(6)下部的一个出口通过管道经双向流加泵(7)与菌悬液回收罐(8)相连通、另一个出口通过管道经恒流泵(5)与培养槽的顶部相连通，加热槽(6)上部的入口通过管道经双向流加泵(7)与补充培养基储存罐(9)相连通。2.根据权利要求1所述的醋酸菌液态浅层循环培养装置，其特征在于：所述的矩形槽(2)的长为60～160cm、宽为5～25cm、高为1～4cm。3.根据权利要求1所述的醋酸菌液态浅层循环培养装置，其特征在于：所述的矩形槽(2)的长为100cm、宽为15cm、高为1～4cm。4.根据权利要求1所述的醋酸菌液态浅层循环培养装置，其特征在于：所述的出液管(1)的直径为1.0～2.0cm、高度为3～6mm。5.根据权利要求1所述的醋酸菌液态浅层循环培养装置，其特征在于：所述的培养槽由4～12个上表面开口的矩形槽(2)叠放而成。6.一种采用权利要求1所述的装置高密度快培醋酸菌的方法，其特征在于它由下述步骤组成：(1)醋酸菌菌株的培养将汉氏葡萄糖醋杆菌Gluconacetobacterhansenii活化培养后的菌株接种于驯化培养基中30±1℃驯化培养48小时，其中驯化培养基是向每100mL蒸馏水中加入2～6g葡萄糖、0.5～2g酵母提取物、0.5～2g大豆蛋白粉、0.1～0.5g丙氨酸、0.005～0.015g醋酸钠、0.001～0.01g辅酶Q10、0.001～0.01g叶酸，灭菌后加入1～5mL无水乙醇和0.5～3mL冰乙酸制成；再按上述方法重复驯化培养2～8次，并且驯化培养基中每100mL蒸馏水加入的冰乙酸逐次等量增加0.5～3mL，且驯化培养基中每100mL蒸馏水加入的冰乙酸总量不超过10mL；驯化培养完后分离出优势醋酸菌进行一级扩大培养和二级扩大培养；(2)装置消毒在密闭条件下，将醋酸菌液态浅层循环培养装置用质量分数为95％的冰醋酸水溶液熏蒸24小时，同时使用55W紫外灭菌灯辐照2小时，每立方米密闭空间里质量分数为95％的冰醋酸水溶液的使用量为100～200mL；(3)醋酸菌液态浅层循环培养在无菌条件下，将生长培养基储存罐(3)内接有步骤(1)二级扩大培养后的菌悬液的浅层生长培养基通过单向流加泵(4)泵入培养槽最上面一层矩形槽(2)内，待培养液逐级向下充满矩形槽(2)且从最底部矩形槽(2)的出液管(1)流入加热槽(6)的培养液高于加热槽(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝善，颜统晶，韦露莎，沈洋洋，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61