一种甲烷氧化细菌利用甲烷生产单细胞蛋白的方法技术

本公开提供一种甲烷氧化细菌利用甲烷生产单细胞蛋白的方法，本发明专利技术属于发酵工程领域，具体涉及一种甲烷氧化细菌利用甲烷生产单细胞蛋白的方法，通过配制基础培养基，加入氮源；将甲烷氧化细菌接种到基础培养基中，恒温培养，再将培养基转移到反应器中，通入混合气，混合气含有CH4和O2，反应器每天进出水，对反应体系进行曝气，发酵，分离得到单细胞蛋白。采用本发明专利技术的方法能够固定温室气体CH4，提高甲烷的利用，将甲烷转化为单细胞蛋白。将甲烷转化为单细胞蛋白。

【技术实现步骤摘要】
一种甲烷氧化细菌利用甲烷生产单细胞蛋白的方法


[0001]本专利技术属于发酵工程领域，具体涉及一种甲烷氧化细菌利用甲烷生产单细胞蛋白的方法。

技术介绍

[0002]20世纪以来，随着化石燃料使用量的日益增多，造成大量的温室气体排放，进而导致了全球的温室效应，由此引发出了一系列的环境危机。在温室气体中，CH4的排放量虽然不及CO2，但是CH4的排放源多种多样，例如：油田、气田和煤矿等化石能源的开采过程以及在污水处理的过程等等。并且CH4的温室效应的潜力是CO2的温室效应潜力的80多倍，因此降低温室气体的排放以及低碳发展已经成为全球共识。
[0003]随着科技不断发展，微生物发酵合成单细胞蛋白技术正在受到科研工作者的不断关注。使用温室气体作为生产化学品、燃料以及其它用品的碳源，不仅可以降低生产成本，同时解决粮食问题，还能够减轻温室气体排放的压力，利用微生物发酵生产单细胞蛋白还具有能够减轻对耕地压力，合成优质蛋白的优点。
[0004]单细胞蛋白又可以称作微生物蛋白，可以由真菌、细菌、藻类和细菌生产，是一种高营养价值的产品，目前，单细胞蛋白应用大多在饲料行业。可以通过甲烷氧化细菌生产的单细胞蛋白，其营养价值和鱼粉、豆粕等相当，甚至略高于它们。甲烷氧化菌是以甲烷为唯一的碳源和能量来源，直接将甲烷转化为细菌生物量，同时将矿物氮(即铵)同化为优质蛋白质。这种单细胞蛋白生产技术的最终产品已被批准作为富含蛋白质的饲料添加剂，具有接近高质量动物蛋白的氨基酸分布。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种甲烷氧化细菌利用甲烷生产单细胞蛋白的方法，通过配制特定的培养基，并通入含有甲烷的混合气体，促进甲烷氧化细菌利用甲烷生产单细胞蛋白，能够较高固定甲烷和二氧化碳，提高单细胞蛋白的产量。
[0006]本专利技术中，术语“接种比”是指接种经过预培养的甲烷氧化细菌的发酵液体积占最终反应体系中工作体积的比例。
[0007]本专利技术中，术语“吹扫顶空”是指在微生物发酵过程中，向发酵罐内部通入气体，吹扫出前一天发酵罐内部的气体，通入按照一定比例配置好的气体，保证发酵罐内的气体每天都能按照相同比例的气体进行反应。
[0008]本专利技术中，术语“顶空体积”是指发酵体系装到反应器后，反应器器顶部的气体体积。
[0009]本专利技术中，术语“甲烷氧化细菌”是指能够利用甲烷作为碳源的微生物。
[0010]本专利技术中，术语“单细胞蛋白”又称菌体蛋白、微生物蛋白。
[0011]本专利技术中，术语“粗蛋白”是指发酵产物中蛋白组分。
[0012]本专利技术中，术语“粗蛋白含量”是指通过凯氏定氮仪测定的粗蛋白含量。
[0013]本专利技术中，术语“进出水”是指加入培养基，排出发酵液。
[0014]为了实现上述目的，本专利技术提供一种甲烷氧化细菌利用甲烷生产单细胞蛋白的方法，包括以下步骤：
[0015]S1.配制基础培养基，加入氮源；
[0016]S2.将甲烷氧化细菌接种到基础培养基中，恒温培养；
[0017]S3.将步骤S2中的培养基转移到反应器中，通入混合气，所述混合气含有CH4和O2；
[0018]S4.反应器每天进出水，对反应体系进行曝气；
[0019]S5.发酵，分离得到单细胞蛋白。
[0020]在一些实施例中，步骤S1中的基础培养基的配方为每升溶液中含有以下的物质：0.37g
‑
3.7g磷酸氢二钾，0.17g
‑
1.7g磷酸二氢钾,0.085g
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0.85g六水合氯化镁，0.015g
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0.015g氯化钙，2.5mg
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25mg乙二胺四乙酸钠铁，0.25mg
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25mg乙二胺四乙酸二钠，0.75mg
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7.5mg四水合氯化亚铁，0.015mg
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0.15mg硼酸，0.01mg
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0.1mg氯化钴，0.0025mg
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0.025mg氯化锌，0.0012mg
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0.012mg硫酸锰，0.0015mg
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0.015mg钼酸钾，0.001mg
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0.01mg氯化镍，0.0085mg
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0.085mg二水合氯化铜。
[0021]在一些实施例中，步骤S1中的基础培养基的配方为每升溶液中含有以下的物质：0.74g磷酸氢二钾，0.34g磷酸二氢钾,0.17g六水合氯化镁，0.03g氯化钙，5mg乙二胺四乙酸钠铁，0.5mg乙二胺四乙酸二钠，0.15mg四水合氯化亚铁，0.03mg硼酸，0.02mg氯化钴，0.005mg氯化锌，0.0024mg硫酸锰，0.003mg钼酸钾，0.002mg氯化镍，0.017mg二水合氯化铜
[0022]在一些实施例中，步骤S1中的氮源选自氨基酸、铵盐、蛋白胨、氨基糖、多肽、环状氮化物中的一种或几种。
[0023]在一些实施例中，氮源为氯化铵。
[0024]在一些实施例中，氯化铵浓度为0.11g/L
‑
1.91g/L，控制氨氮浓度为：28mg N/L
‑
500mg N/L。
[0025]在一些实施例中，步骤S3中，反应器内微生物发酵培养基体积：顶空体积＝(150
‑
200):(415
‑
465)。
[0026]在一些实施例中，反应器内微生物发酵培养基体积：顶空体积＝200：415。
[0027]在一些实施例中，步骤S2中，甲烷氧化细菌选自：Methylocystis、Methylosinus、Methylomonas、Methylobacter、Methylocapsa、Methylosarina、Methylovulumd中的一种或几种。
[0028]在一些实施例中，甲烷氧化细菌为甲烷氧化菌群，菌群包括以下相对丰度的细菌：Methylocystis 55％
‑
60％，Methylotenera 20％
‑
25％，Methylocaldum 15％
‑
25％。
[0029]在一些实施例中，甲烷氧化细菌为甲烷氧化菌群，菌群包括以下相对丰度的细菌：Methylocystis sp.49242(55％
‑
60％)，Methylotenera versatilis BAA
‑
2224(20％
‑
25％)，Methylovulum sp TSD
‑
255(15％
‑
25％)。
[0030]在一些实施例中，甲烷氧化细菌为甲烷氧化菌群，菌群包括以下相对丰度的细菌：Methylocystis sp.49242 57％，Methylotenera versatilis BAA
‑
2224 23％，Methylovulum 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲烷氧化细菌利用甲烷生产单细胞蛋白的方法，步骤如下：S1.配制基础培养基，加入氮源；S2.将甲烷氧化细菌接种到基础培养基中，恒温培养；S3.将步骤S2中的培养基转移到反应器中，通入混合气，所述混合气含有CH4和O2；S4.反应器每天进出水，对反应体系进行曝气；S5.发酵，分离得到单细胞蛋白。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述的基础培养基的配方为每升溶液中含有以下的物质：0.37g
‑
3.7g磷酸氢二钾，0.17g
‑
1.7g磷酸二氢钾,0.085g
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0.85g六水合氯化镁，0.015g
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0.015g氯化钙，2.5mg
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25mg乙二胺四乙酸钠铁，0.25mg
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25mg乙二胺四乙酸二钠，0.75mg
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7.5mg四水合氯化亚铁，0.015mg
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0.15mg硼酸，0.01mg
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0.1mg氯化钴，0.0025mg
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0.025mg氯化锌，0.0012mg
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0.012mg硫酸锰，0.0015mg
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0.015mg钼酸钾，0.001mg
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0.01mg氯化镍，0.0085mg
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0.085mg二水合氯化铜。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述的氮源选自氨基酸、铵盐、蛋白胨、氨基糖、多肽、环状氮化物中的一种或几种，所述氮源为氯化铵，控制氨氮浓度为28mg N/L
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500mg N/L。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述的反应器内微生物发酵培养基体积：顶空体积＝(150
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200):(415
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465)。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述的甲烷氧化细菌选自：Methylocystis、Methylosinus、Methylomonas、Methanobacterium、Methylobacter、Methylocapsa...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨紫怡，王雯，李旭天，陈进，
申请(专利权)人：北京德量源环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：