一种发酵制备细菌纤维素的方法技术

本发明专利技术属于工业生物技术领域，具体涉及一种高效发酵制备细菌纤维素的方法。将摇瓶培养后得到的木醋杆菌一级种子液扩大培养得到二级种子液，再将二级种子液接种到装有发酵培养基的浅层反应器中进行静态发酵后得到细菌纤维素。本发明专利技术通过对发酵培养基中的碳氮源进行优化，更换为食用真菌提取物，使得细菌纤维素的发酵产量有了显著提升。进一步的，通过对发酵所使用的反应器以及发酵培养方式进行优化，调整反应器装液高径比，调整发酵培养方式为静态分批发酵，使得细菌纤维素的发酵强度得到了显著提升，有效解决了静态发酵过程中细菌纤维素发酵产率的问题。素发酵产率的问题。素发酵产率的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种发酵制备细菌纤维素的方法


[0001]本专利技术属于工业生物
，具体涉及一种高效发酵制备细菌纤维素的方法。

技术介绍

[0002]细菌纤维素是由木醋杆菌等微生物经生物发酵产生额生物大分子材料，其与植物纤维相比有许多独特的性质，如高纯度、高吸水性、高结晶度、超精细网状结构、高抗张强度等。由于其特殊性能，使其广泛应用于造纸、材料、食品等领域。
[0003]细菌纤维素发酵法分为动态培养和静态培养。两者各有优势和不足。动态培养，周期短，但产量极低。静态培养产量高，但发酵周期较长，一般需要长达10
‑
15天时间。高发酵周期造成了较高的生产成本，限制了产业化应用。通过培养基设计，是提高发酵产量、降低发酵周期和生产成本的有效方法之一。
[0004]因此，本专利拟通过碳氮源的设计及反应器的优化，以期有效解决静态发酵过程中细菌纤维素发酵产率的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高效发酵制备细菌纤维素的方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种发酵制备细菌纤维素的方法，将摇瓶培养后得到的木醋杆菌一级种子液扩大培养得到二级种子液，将二级种子液接种到装有发酵培养基的浅层反应器中进行静态发酵后得到细菌纤维素。
[0008]其中，所述的木醋杆菌为木醋杆菌ATCC 700178，购买自于ATCC(即美国细胞培养物收藏中心)。
[0009]其中，所述的摇瓶培养和扩大培养，所用的种子培养基，其配方包括：葡萄糖10
‑
20g/L，金耳提取粉10
‑
20g/L，红平菇提取粉10
‑
20g/L，硫酸铵2
‑
5g/L，硫酸镁0.2
‑
2g/L，磷酸二氢钾0.2
‑
2g/L，磷酸氢二钠0.5
‑
5g/L，碳酸钙0.2
‑
1g/L，溶剂为水，pH自然。
[0010]其中，所述的摇瓶培养，其摇瓶装液量为20％
‑
30％v/v，其培养条件为：温度28
‑
32℃，转速120
‑
220r/min，时间16
‑
24h。
[0011]优选的，摇瓶装液量为25％v/v，培养条件为：温度30℃，转速180r/min，时间16
‑
24h。
[0012]其中，所述的扩大培养，其接种量为10％
‑
20％v/v，其培养条件为：温度28
‑
32℃，搅拌转速150
‑
550r/min，罐压0.01
‑
0.08Mpa，通气量0.5
‑
1.5vvm，溶氧控制在10
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60％，时间12
‑
18h。
[0013]优选的，接种量为15％v/v，培养条件为：温度30℃，搅拌转速400r/min，通气量1.2vvm，溶氧不低于20％，时间12
‑
18h。
[0014]其中，所述的发酵培养基，其配方包括：碳源2
‑
20g/L，氮源2
‑
20g/L，硫酸铵2
‑
5g/
L，核苷酸0.5
‑
3g/L，硫酸锌0.05
‑
1g/L，硫酸镁0.2
‑
2g/L，磷酸二氢钾0.2
‑
2g/L，磷酸氢二钠0.5
‑
5g/L，碳酸钙0.2
‑
1g/L，溶剂为水，pH自然。
[0015]具体的，所述的碳源为葡萄糖和金耳提取粉中的任意一种或两者的组合，优选葡萄糖和金耳提取粉的组合；所述的氮源为蛋白胨和红平菇提取粉中的任意一种或两种的组合，优选红平菇提取粉；所述的核苷酸为尿苷酸、腺苷酸、胞苷酸中的任意一种或几种的组合，优选尿苷酸。
[0016]进一步的，所述的发酵培养基，其配方优选为：葡萄糖20g/L、金耳提取粉15g/L、红平菇提取粉15g/L、硫酸铵4g/L，尿苷酸2g/L，硫酸锌0.1g/L，硫酸镁0.2g/L，磷酸二氢钾0.5g/L，磷酸氢二钠2g/L，碳酸钙0.5g/L，溶剂为水，pH自然。
[0017]其中，所述的浅层反应器为装液高径比1/15
‑
3/15、初始装液高度占反应器总高度的1/15
‑
4/15的发酵罐。优选为高15cm、直径30cm的耐高压不锈钢发酵罐，初始装液量为2cm的发酵罐(及装液高径比1/15，初始装液高度占反应器总高度的2/15的发酵罐。)
[0018]其中，所述的静态发酵，其接种量为：15
‑
30％v/v接种量，其发酵条件为：发酵温度28
‑
32℃，通气量0.01
‑
0.1vvm，罐压力0.01
‑
0.08Mpa。
[0019]优选的接种量为25％v/v；发酵条件为：发酵温度30℃，通气量0.01vvm，罐压力0.03Mpa。
[0020]其中，所述的静态发酵为静态分批发酵，其发酵批次为1
‑
5次，当第一批次发酵培养7
‑
9天后，加入装液高度占反应器总高度1/15的发酵培养基，继续培养3天进行第二批次发酵；然后再加入装液高度占反应器总高度1/15的发酵培养基，继续培养3天进行第三批次发酵，以此类推，直至产细菌纤维素的发酵强度低于上一批次的80％左右时，停止发酵。
[0021]优选的，其发酵批次为3
‑
4次(即第一批次发酵结束后，定期补料2
‑
3次)，当第一批次发酵培养8天后，加入1cm装液高度的发酵培养基，继续培养3天进行第二批次发酵；然后再加入1cm装液高度的发酵培养基，继续培养3天进行第三批次发酵，以此类推，直至产细菌纤维素的发酵强度低于上一批次的80％左右时，停止发酵。
[0022]其中，所述的金耳提取粉或红平菇提取粉，是通过对金耳或红平菇破壁、酶解、离心得到的上清液进行微滤处理，得到微滤透过液，再将微滤透过液经旋转真空浓缩并喷干获得的。
[0023]具体的，所述的金耳提取粉：将从淘宝农品天地店铺采购的金耳用粉碎机粉碎，取900
‑
1200g，加纯水至体积25
‑
40L，通过高速打浆机破壁1
‑
3分钟。用NaOH调pH至10
‑
11后，55
‑
60℃热水浴8
‑
10小时。热水浴结束后用盐酸调pH至4
‑
5，依次加入纤维素酶(购于诺维信)、糖基肽酶(购于Ludger E
‑
PNG01)、果胶酶(购于夏盛生物)，每种酶添加量为0.3
‑
0.5％w/v(单位水解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发酵制备细菌纤维素的方法，其特征在于，将摇瓶培养后得到的木醋杆菌一级种子液扩大培养得到二级种子液，将二级种子液接种到装有发酵培养基的浅层反应器中进行静态发酵后得到细菌纤维素。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的木醋杆菌为木醋杆菌ATCC 700178。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的摇瓶培养和扩大培养，所用的种子培养基，其配方包括：葡萄糖10
‑
20g/L、金耳提取粉10
‑
20g/L、红平菇提取粉10
‑
20g/L、硫酸铵2
‑
5g/L，硫酸镁0.2
‑
2g/L，磷酸二氢钾0.2
‑
2g/L，磷酸氢二钠0.5
‑
5g/L，碳酸钙0.2
‑
1g/L，溶剂为水，pH自然。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的发酵培养基，其配方包括：碳源2
‑
20g/L，氮源2
‑
20g/L，硫酸铵2
‑
5g/L，核苷酸0.5
‑
3g/L，硫酸锌0.05
‑
1g/L，硫酸镁0.2
‑
2g/L，磷酸二氢钾0.2
‑
2g/L，磷酸氢二钠0.5
‑
5g/L，碳酸钙0.2
‑
1g/L，溶剂为水，pH自然。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的碳源为葡萄糖和金耳提取粉中的任意一种或两者的组合，优选葡萄糖和金耳提取粉的组合；所述的氮源为蛋白胨和红平菇提取粉中的任意一种或几种的组合，优选红平菇提取粉；所述的核苷酸为尿苷酸、腺苷酸、胞...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆国，应汉杰，陈勇，唐成伦，温庆仕，何智燕，严和婷，周萍，
申请(专利权)人：南京高新工大生物技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：