一种提高丁酸梭菌芽孢转化率的方法技术

本发明专利技术提供了一种提高丁酸梭菌芽孢转化率的方法，包括以下步骤：将丁酸梭菌接种于种子培养基中进行培养，培养完成后进行水浴处理，得种子液；取种子液接种至发酵培养基中进行发酵，发酵期间添加补料，并用碱液保持pH为6.5

【技术实现步骤摘要】
一种提高丁酸梭菌芽孢转化率的方法


[0001]本专利技术属于微生物发酵领域，具体涉及一种提高丁酸梭菌芽孢转化率的方法。

技术介绍

[0002]丁酸梭菌又名丁酸梭状芽孢杆菌，严格厌氧，属革兰氏阳性菌。丁酸梭菌在增殖过程中可以产生丁酸、乳酸等有机酸，对人和动物有益生作用。研究表明：丁酸梭菌在修复肠道粘膜，抑制肠道有害菌生长，促进有益菌生长方面有显著作用。丁酸梭菌可以形成芽孢，芽孢具有较高的耐酸碱、耐胆盐、耐温的特性，是常用的微生态制剂之一。
[0003]现有丁酸梭菌的发酵水平低，芽孢转化率不高，芽孢转化慢是制约丁酸梭菌产业化生产的瓶颈。国内外现有研究主要集中在培养基优化方面，在发酵控制pH上采用常规碱液，包括氨水、NaOH、KOH、Ca(OH)2、Na2CO3等。在促进芽孢转化方面，中国专利文件CN114214263A公开了一种促进丁酸梭菌形成芽孢的方法及其微生态制剂和应用，该专利在发酵后期添加产孢诱导剂来促进丁酸梭菌产生芽孢，产孢诱导剂成分包括灭活菌泥，吡啶二羧酸和CaCO3。但该方法添加的灭活菌泥需要提前制备，且吡啶二羧酸价格较高，不适合在丁酸梭菌生产中大规模推广；另外，该专利后期添加诱导剂体积占发酵液体积8％
‑
10％，且产孢诱导剂总浓度仅27
‑
33g/L，加入诱导剂会带入大量的水，给下游固液分离增加成本。

技术实现思路

[0004]鉴于此，本专利技术提供了一种提高丁酸梭菌芽孢转化率的方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种提高丁酸梭菌芽孢转化率的方法，包括以下步骤：
[0007]将丁酸梭菌接种于种子培养基中进行培养，培养完成后进行水浴处理，得种子液；
[0008]取种子液接种至发酵培养基中进行发酵，发酵期间添加补料，并用碱液保持pH为6.5
‑
7.0；
[0009]补料添加结束后利用CaCO3浊液保持pH为6.5
‑
7.0，直至发酵结束，即实现提高丁酸梭菌芽孢转化率。
[0010]进一步地，所述种子培养基包括以下组份配制而成：蛋白胨10g/L、牛肉粉10g/L、酵母粉3g/L、葡萄糖5g/L、可溶性淀粉1g/L、NaCl 5g/L、乙酸钠3g/L、L
‑
半胱氨酸盐酸盐0.5g/L，调pH为7.0
±
0.1后加入1g/LCaCO3或MgCO3。
[0011]进一步地，所述培养条件为：温度37℃，培养时间24h。
[0012]进一步地，所述水浴处理条件为：温度75
‑
80℃，时间10
‑
15min。
[0013]进一步地，所述发酵培养基组分包括：葡萄糖20
‑
30g/L、可溶性淀粉10
‑
20g/L、蛋白胨10
‑
20g/L、酵母粉20
‑
30g/L、NaHCO
3 1
‑
3g/L、CaCl
2 1
‑
2g/L、FeSO
4 0.2
‑
0.5g/L、MgSO
4 1
‑
3g/L、K2HPO
4 5
‑
10g/L、乙酸钠1
‑
3g/L、MnSO
4 0.1
‑
0.5g/L。
[0014]进一步地，所述种子液按5％
‑
10％的接种量接种至发酵培养基中。
[0015]进一步地，所述补料由葡萄糖、酵母粉和水混合后高温灭菌制得，其中，葡萄糖浓
度20
‑
30g/L、酵母粉浓度5
‑
10g/L，补料体积为发酵液总体积的10％。
[0016]进一步地，所述补料添加条件为：发酵6
‑
7h开始匀速添加，添加时间10h。
[0017]进一步地，所述CaCO3浊液由CaCO3粉末与水按质量比1:(2
‑
3)混合，高温灭菌制得。
[0018]进一步地，所述发酵的温度为35
‑
37℃。
[0019]进一步地，所述碱液为NaOH溶液。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0021](1)本专利技术发酵前期用常规碱液调节pH，可以迅速中和丁酸梭菌产生的酸，补料结束后采用碳酸钙调节pH，碳酸钙与丁酸梭菌产生的酸反应生成钙离子和二氧化碳，两者都可以促进芽孢的形成，从而提高丁酸梭菌芽孢转化率。
[0022](2)本专利技术之所以选择后期利用碳酸钙调节pH，是因为发酵前期丁酸梭菌生长旺盛，产酸量大，仅用CaCO3不足以中和掉丁酸梭菌产生的酸，发酵后期丁酸梭菌开始向芽孢转化，产酸量小，用CaCO3足以中和掉丁酸梭菌产生的酸。
[0023](3)本专利技术方案可以使丁酸梭菌芽孢转化率高达98％以上，且碳酸钙价格更便宜，相对于加入诱导剂会带入大量的水而言，进一步降低了下游固液分离成本。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本专利技术。
[0025]关键试验材料来源及理化参数：
[0026]丁酸梭菌来源于中国典型微生物保藏中心，保藏编号CCTCCNO:M2014537，分类命名为clostridium butyricum HY1a，保藏日期为2014年10月31日，保藏地址中国武汉武汉大学。
[0027]本专利技术中未对其它原料或结构做出具体描述的均在现有技术中已存在，可以从市面上直接购买得到。
[0028]实施例1
[0029]本实施例提供一种提高丁酸梭菌芽孢转化率的方法，具体操作如下：
[0030]S1、种子液制备：取丁酸梭菌甘油管，接种于种子培养基中，在37℃条件下培养24h，然后进行80℃水浴10min，即得种子液。
[0031]种子培养基为改良后的RCM培养基，由以下组分制得：蛋白胨10g/L、牛肉粉10g/L、酵母粉3g/L、葡萄糖5g/L、可溶性淀粉1g/L、NaCl 5g/L、乙酸钠3g/L、L
‑
半胱氨酸盐酸盐0.5g/L，调pH7.0
±
0.1后加入1g/L CaCO3，在115℃条件下灭菌30min制得。
[0032]S2、接种：将种子液按10％的接种量接种至发酵培养基中，在37℃条件下发酵，发酵过程用NaOH控pH＝6.5。
[0033]发酵培养基由以下配方制得：葡萄糖25g/L、可溶性淀粉25g/L、蛋白胨15g/L、酵母粉25g/L、NaHCO
3 1g/L、CaCl
2 1g/L、FeSO40.2g/L、MgSO
4 1g/L、K2HPO
4 5g/L、乙酸钠1g/L、MnSO
4 0.1g/L，在115℃条件下灭菌30min制得。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高丁酸梭菌芽孢转化率的方法，其特征在于，包括以下步骤：将丁酸梭菌接种于种子培养基中进行培养，培养完成后进行水浴处理，得种子液；取种子液接种至发酵培养基中进行发酵，发酵期间添加补料，并用碱液保持pH为6.5
‑
7.0；补料添加结束后利用CaCO3浊液保持pH为6.5
‑
7.0，直至发酵结束，即实现提高丁酸梭菌芽孢转化率。2.根据权利要求1所述的提高丁酸梭菌芽孢转化率的方法，其特征在于，所述种子培养基包括以下组份配制而成：蛋白胨10g/L、牛肉粉10g/L、酵母粉3g/L、葡萄糖5g/L、可溶性淀粉1g/L、NaCl 5g/L、乙酸钠3g/L、L
‑
半胱氨酸盐酸盐0.5g/L，调pH为7.0
±
0.1后加入1g/LCaCO3或MgCO3。3.根据权利要求1所述的提高丁酸梭菌芽孢转化率的方法，其特征在于，所述培养条件为：温度37℃，培养时间24h；所述水浴处理条件为：温度75
‑
80℃，时间10
‑
15min。4.根据权利要求1所述的提高丁酸梭菌芽孢转化率的方法，其特征在于，所述发酵培养基组分包括：葡萄糖20
‑
30g/L、可溶性淀粉10
‑
20g/L、蛋白胨10
‑
20g/L、酵母粉20
‑
30g/L、NaHCO
3 1
‑
3g/L、Ca...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹泽涛，张茜茜，吴微，李梦帆，张成杰，宁楠，熊晓燕，詹羿扬，王启军，辜玲芳，邱权，
申请(专利权)人：湖北华扬科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：