一种用于固液分相微生物发酵方法技术

本发明专利技术提供了一种用于固液分相微生物发酵方法，通过一套透析固态发酵装置实现。该装置为一圆柱形无菌发酵罐，内置多个透析装置，透析装置材料为透析袋、中空纤维膜、玻璃纸、陶瓷等多孔材料，内部装液态培养基，菌体接种在透析材料外表面，不与培养基直接接触，而是通过渗透吸收透析装置内液态培养基营养成分；发酵过程菌体的生长、反应以气相为连续相，属于广义的固态发酵。这种发酵方式有利于菌体与基质、发酵液分离，缩短菌体生长的延滞期，增加菌体的有效发酵面积，而且易于放大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微生物发酵
，涉及，特别涉及透析原理与固态发酵结合的透析固态发酵方式。
技术介绍
固态发酵经历了由传统固态发酵方式到现代固态发酵方式的发展，广义上固态发酵是指一类使用不溶性固体基质来培养微生物的工艺过程，既包括固态基质悬浮在液体中的深层发酵，也包括在没有(或几乎没有)游离水的湿固体材料上培养微生物的工艺过程， 是一种典型的固液分相微生物发酵方式。但发酵结束后微生物与固态基质分离困难，不适于以菌体或胞内产物为目的的发酵；产物的后续分离、提取困难，成本高。透析培养法最早被专利技术用于培养细菌生产外毒素等，其原理是利用透析膜将培养物和培养基分开，而细菌仍接种在液态培养基中，并没有离开富营养理论，也称为过剩营养，培养基比培养物为10 1，甚至更高，这使得原料极大浪费。同时，虽然菌体排泄物或发酵产物可透过透析袋进入培养基室，能延长微生物生长期，但液态发酵完成后得到的发酵液，实际上是目的产物与培养基残液、各种代谢废物和杂质的混合物，从中分离、纯化目的产物的成本高，占整个发酵生产过程的60%以上。有技术专利公开了一些新的微生物透析培养装置，如中国专利85203531和中国专利200810M3971. 3，但培养室内部只填充单个透析培养膜，装置的有效利用率不高、装料系数低，且其所用材料和容器的限制使得放大困难，并且菌体的生长、发酵均没有离开富营养理论。借鉴透析培养细菌的思路，将透析原理用于培养真菌，如专利技术专利 200410046776. 3中所述的用于培养微生物超大致密菌团的透析培养装置，该装置能方便地配制、灭菌、消毒和传输培养基，补充水分、养料等，而且微生物始终保持自然生长状态，不与培养基相混合，大大简化了发酵的后处理工作，但是该装置中多个透析反应器数量上的增加并没有从根本上增加菌体的有效生长面积。而且该专利只是针对获得超大致密菌团。为解决固态发酵基质与菌体分离困难的问题，并结合透析原理为微生物提供液态培养基营养，本专利技术提供了一种用于固液分相微生物发酵的透析固态发酵方法，透析材料内部装液态培养基，菌体接种在透析材料外表面，不与培养基直接接触，而是通过渗透吸收透析材料内液态培养基营养成分；发酵结束后菌体与透析材料可直接分离，发酵液可直接收集，最终实现了易于微生物发酵和产物分离的固液分相发酵方式。该方法的核心是一套透析固态发酵装置，为一个内置多个透析装置的圆柱形无菌发酵罐。透析装置为由透析材料制成的圆柱型，发酵罐罐体侧面上部、下部分布安装一个接种窗，为透析装置多点接种， 同时可以随时观察罐内菌体的生长情况。罐盖设有进料口和排气口，罐底设有出料口和进气口，进料口为发酵前进料和发酵后期的补料入口，在不同发酵时间向发酵罐中通气以维持菌体生长所需氧气。整个装置实现间歇补料固态发酵。发酵后期的补料一是为了满足菌体生长的营养，二是为了保持固液界面的水活度。对于胞内产物的发酵，这种发酵方式有利于菌体与基质分离，直接获得菌体；而对于胞外产物的发酵，微生物直接将发酵产物分泌、渗透到培养液中，可直接获得发酵液，无需分离菌体。该固液分相发酵方式很好的实现了发酵微生物与发酵液的固液分离，有利于产物的后续提取、精制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高效发酵，利于菌体与基质、菌体与发酵液分离的新型固液分相发酵方式。本专利技术的技术方案如下一种固液分相微生物发酵方法，通过透析固态发酵装置实现，所述透析固态发酵装置为一内置多个透析装置的圆柱形无菌发酵罐，罐体侧面上部、下部分别安装一个接种窗，为透析装置多点接种，罐盖设有进料口和排气口，罐底设有出料口和进气口，进料口为发酵前进料和不同发酵时间补料入口 ；同时在不同发酵时间向发酵罐中通气以维持菌体生长所需氧气，整个装置实现间歇补料固态发酵。所述发酵过程中，固相与液相分相，固相提供菌体附着与生长空间，液相提供营养物质，实现物质交换。所述透析装置的材料为透析袋、中空纤维膜、玻璃纸、陶瓷等多孔材料。本专利技术在不同发酵时间向发酵罐中通气，无菌空气以脉动式通入。附图说明附图为本专利技术的装置结构示意图。其中1-透析袋2-接种窗3-排气口 4-进料口 5-出料口 6_进气口具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术的技术方案作进一步说明。圆柱状发酵罐罐体内径为6cm，内部布置七个透析袋1，圆心处一个，其余六个平均分布在其周围，发酵罐体的有效发酵体积利用率达50 %。罐体上部、下部分别安装一个接种窗2，为透析袋多点接种。罐体上部装有进料口 4和排气口 3，下部设有出料口 5和进气口 6，进料口 4为发酵前进料和不同发酵时间补料入口 ；同时在不同发酵时间向发酵罐中通气以维持菌体生长所需氧气，整个装置实现间歇补料固态发酵。采用MD44型号的透析袋，发酵拟茎点霉属菌株Wwmopsis sp.B^培养6d后透析固态发酵培养时菌丝生长旺盛，生物量达到26. 4g/L，较静止固态发酵提高73. 68 %，较液态静置发酵提高57. 1%。权利要求1.一种固液分相微生物发酵方法，通过透析固态发酵装置实现，所述透析固态发酵装置为一内置多个透析装置的圆柱形无菌发酵罐，罐体侧面上部、下部分别安装一个接种窗， 为透析装置多点接种，罐盖设有进料口和排气口，罐底设有出料口和进气口，进料口为发酵前进料和不同发酵时间补料入口 ；同时在不同发酵时间向发酵罐中通气以维持菌体生长所需氧气，整个装置实现间歇补料固态发酵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于发酵过程中，固相与液相分相，固相提供菌体附着与生长空间，液相提供营养物质，实现物质交换。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于透析装置的材料为透析袋、中空纤维膜、玻璃纸、陶瓷等多孔材料。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于不同发酵时间向发酵罐中通气，无菌空气以脉动式通入。全文摘要本专利技术提供了，通过一套透析固态发酵装置实现。该装置为一圆柱形无菌发酵罐，内置多个透析装置，透析装置材料为透析袋、中空纤维膜、玻璃纸、陶瓷等多孔材料，内部装液态培养基，菌体接种在透析材料外表面，不与培养基直接接触，而是通过渗透吸收透析装置内液态培养基营养成分；发酵过程菌体的生长、反应以气相为连续相，属于广义的固态发酵。这种发酵方式有利于菌体与基质、发酵液分离，缩短菌体生长的延滞期，增加菌体的有效发酵面积，而且易于放大。文档编号C12M1/12GK102492614SQ20111039369公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月1日 优先权日2011年12月1日专利技术者王玉美, 贺芹, 陈洪章 申请人:中国科学院过程工程研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洪章，贺芹，王玉美，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：