專利名稱：基于土豆廢渣的細(xì)菌纖維素培養(yǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微生物領(lǐng)域，特別涉及細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)方法。
背景技術(shù)：
土豆是一種分布廣泛，適應(yīng)性強，產(chǎn)量高的易栽培作物，除了作為糧食之外，土豆主要用于淀粉加工。利用土豆每生產(chǎn)一噸淀粉將會產(chǎn)生7. 5噸土豆廢渣。土豆廢渣中主要含有蛋白質(zhì)、氨基酸及少量糖類物質(zhì)，是可回收利用的資源。目前，土豆廢渣可回收用于生產(chǎn)酒精、飼料、可降解塑料及提取果膠和制備膳食纖維等。但是，在回收利用中，土豆廢渣常常面臨如下問題1) 土豆廢渣粘性高，不易固液分離；2)回收前對土豆廢渣的滅菌費時費錢。細(xì)菌纖維素是除植物纖維素之外的另一類纖維素，為細(xì)菌合成的天然惰性材料， 細(xì)菌纖維素(bacterial cellulose，BC)具有優(yōu)異的生物親和性、生物相容性、生物適應(yīng)性和良好的生物可降解性，是世界上公認(rèn)的性能優(yōu)異的新型生物學(xué)材料。目前對BC應(yīng)用主要集中在高附加值的生物醫(yī)用材料上，如組織工程支架、人造血管及人造皮膚等方面。 能夠產(chǎn)生以細(xì)菌纖維素的細(xì)菌主要有Acetobacter ,Rhizobium,Agrobacterium和SarcinB 等，其中產(chǎn)量最高的為木醋桿菌，A^to如cter屬革蘭氏陰性(少數(shù)可變)；嚴(yán)格好氧，呼吸代謝從不發(fā)酵；傳統(tǒng)觀點認(rèn)為乙醇、甘油和乳酸是最好的碳源。雖然木醋桿菌產(chǎn)量較高，但仍不能解決細(xì)菌纖維素生產(chǎn)成本居高不下的問題。眾所周知，在微生物工程領(lǐng)域中，從小規(guī)模的實驗篩選到中試規(guī)模以上的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，每個環(huán)節(jié)的條件都必須得到優(yōu)化，其中，也包括培養(yǎng)基的優(yōu)化，如未經(jīng)優(yōu)化，將小試實驗條件機械地擴大于規(guī)?；a(chǎn)，將面臨PH值、溫度及培養(yǎng)所需氣體等可控性問題導(dǎo)致規(guī)?；a(chǎn)無法實施。目前，細(xì)菌纖維素產(chǎn)業(yè)化的主要技術(shù)障礙在于發(fā)酵水平較低，產(chǎn)量低、成本高、價格不抵普通植物纖維素； 再是進一步研究和利用細(xì)菌纖維素的成膜和成型的工藝技術(shù)還沒有解決。如何進一步提高纖維素產(chǎn)量，降低成本，尋找更為廉價且更好的細(xì)菌纖維素生產(chǎn)原料以達到上述目的，仍將是細(xì)菌纖維素研究面臨的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)方法，該方法操作簡單，周期短，成本低，適用于中試以上規(guī)模的生產(chǎn)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為
基于土豆廢渣的細(xì)菌纖維素培養(yǎng)方法，將木醋桿菌菌種接種于培養(yǎng)基中，在 IOO-ISOrpm條件下?lián)u床培養(yǎng)2_3天，所得木醋桿菌菌種按2-20%接種量接種于培養(yǎng)基中，在 IOO-ISOrpm條件下?lián)u床培養(yǎng)2_3天，所得發(fā)酵液轉(zhuǎn)移至淺盤中靜態(tài)培養(yǎng)2_5天，得細(xì)菌纖維素，所述培養(yǎng)溫度為^_31°C，培養(yǎng)時通氣量為0. 3-0. 6vvm ；所述培養(yǎng)基為土豆培養(yǎng)液，具體為取土豆廢渣加水在80-100°C條件下加溫不低于1小時，使土豆廢渣和蒸餾水的質(zhì)量比為2-11:50，得土豆培養(yǎng)液，所述土豆培養(yǎng)液的pH為4. 0-7. 5，所述土豆廢渣為制備土豆淀粉所剩下的土豆廢渣。進一步，將木醋桿菌菌種接種于培養(yǎng)基中，在150rpm條件下?lián)u床培養(yǎng)3天，所得木醋桿菌菌種按7%接種量接種于培養(yǎng)基中，在150rpm條件下?lián)u床培養(yǎng)3天，所得發(fā)酵液轉(zhuǎn)移至淺盤中靜態(tài)培養(yǎng)5天，得細(xì)菌纖維素，所述培養(yǎng)溫度為30°C。進一步，所述培養(yǎng)基為土豆培養(yǎng)液，具體為取土豆廢渣加水在100°C條件下加溫1 小時，使土豆廢渣和水的質(zhì)量比為7:50，得土豆培養(yǎng)液，所述土豆培養(yǎng)液的pH為6. 8。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明首次將生產(chǎn)淀粉之后的土豆廢渣作為培養(yǎng)基原料，用最為簡單的方法對土豆廢渣進行處理后得到用于培養(yǎng)細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基成本低廉，用于培養(yǎng)細(xì)菌纖維素收率高，本發(fā)明同時解決了土豆廢渣的再利用問題。將土豆廢渣培養(yǎng)液和甘油在一定的配比下聯(lián)合用于培養(yǎng)細(xì)菌纖維素，其產(chǎn)率高，成本低，且可縮短培養(yǎng)時間。另外，本發(fā)明為細(xì)菌纖維素穩(wěn)定的大規(guī)模細(xì)菌纖維素培養(yǎng)提供了重要條件。
具體實施例方式下述實施例中的木醋桿菌Qgluconacetobacter xylium、池自中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，菌種編號為1. 2378。下述細(xì)菌纖維素冷凍干燥過程是將細(xì)菌纖維素平鋪于冷凍干燥盤中，進行從-30°c ---25°C逐級控溫冷凍真空干燥，直至細(xì)菌纖維素完全干燥。冷凍干燥法利用深低溫冷凍方法使細(xì)菌纖維素濕膜內(nèi)的水變?yōu)楣虘B(tài)，然后在真空冷凍干燥機內(nèi)，利用控制其真空度的方法，使膜內(nèi)固態(tài)的水升華。并用冷凝方法捕獲并冷凝升華的水汽，致使物質(zhì)脫水干燥。真空冷凍干燥過程在極低的溫度和高真空的條件下進行，對材料的熱變性小，在最大限度上保持了材料的生物學(xué)活性。同時，在升華的過程中，不會破壞它的物理結(jié)構(gòu)，化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化也很小，因此可以很好地保存細(xì)菌纖維素膜的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。下述實施例中，細(xì)菌纖維素培養(yǎng)基的成本為0. 09元/平方厘米。實施例1 土豆廢渣的制備
本發(fā)明中所述土豆廢渣為土豆鮮品提取淀粉后的剩余物。具體制備方法為取土豆， 清洗土豆表面的泥土，去掉石塊和鐵屑等異物。用粉碎機將洗凈的土豆粉碎成糊漿至用手捻無顆粒感。適量的注入清水，加速土豆粕的流動，使淀粉和土豆粕更好的分離。將土豆粕用振動次數(shù)為130次/分，篩孔從前至后為30目、50目、60目、80目漸小的平篩過篩，淀粉流入篩下，土豆廢渣從篩上流出，其濕度為75%。也可以采用其他方法分離土豆中的淀粉，進而獲得土豆廢渣。去土豆廢渣在100°C (80°C也可)條件下加溫1小時，得土豆廢渣培養(yǎng)液。
實施例2培養(yǎng)基的制備
配方一取土豆廢渣加水在80°C條件下加溫1小時，使土豆廢渣和蒸餾水的質(zhì)量比為 2:50，得土豆培養(yǎng)液，所述土豆培養(yǎng)液的pH為4. 0。對比配方一取土豆廢渣加水在80°C條件下加溫1小時，使土豆廢渣和蒸餾水的質(zhì)量比為2:50，得土豆培養(yǎng)液，所述土豆培養(yǎng)液的pH為3. 5。配方二 取土豆廢渣加水在100°C條件下加溫1小時，使土豆廢渣和蒸餾水的質(zhì)量比為11:50，得土豆培養(yǎng)液，所述土豆培養(yǎng)液的pH為7. 5。對比配方二 取土豆廢渣加水在100°C條件下加溫1小時，使土豆廢渣和蒸餾水的質(zhì)量比為11 50，得土豆培養(yǎng)液，所述土豆培養(yǎng)液的PH為8. 0。配方三具體為取土豆廢渣加水在100°C條件下加溫1小時，使土豆廢渣和水的質(zhì)量比為7:50，得土豆培養(yǎng)液，所述土豆培養(yǎng)液的pH為6. 8。實施例3 —步法制備細(xì)菌纖維素
將木醋桿菌菌種接種于培養(yǎng)基中，在ISOrpm條件下?lián)u床培養(yǎng)3天，所得木醋桿菌菌種按7%接種量接種于培養(yǎng)基中，在靜態(tài)條件下培養(yǎng)3天，所得發(fā)酵液轉(zhuǎn)移至淺盤中靜態(tài)培養(yǎng)5 天，得細(xì)菌纖維素，所述培養(yǎng)溫度為31°C，培養(yǎng)時通氣量為0. 3vvm。將所得細(xì)菌纖維素放入 90° C去離子水中殺菌2小時，取出后用去離子水清洗2次；用沸騰的0.5 mol/L的NaOH 溶液煮15 min ；放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的NaOH溶液中靜置2天；放置在去離子水中浸泡至中性，進行稱重，稱重結(jié)果詳見表1中對應(yīng)的“重量1”對應(yīng)欄。另外將所得細(xì)菌纖維素進行冷凍干燥，對冷凍干燥的細(xì)菌纖維素進行稱重，結(jié)果詳見表3中對應(yīng)的“重量2”對應(yīng)欄。
表1細(xì)菌纖維素膜的產(chǎn)率
權(quán)利要求
1.基于土豆廢渣的細(xì)菌纖維素培養(yǎng)方法，其特征在于將木醋桿菌菌種接種于培養(yǎng)基中，在IOO-ISOrpm條件下?lián)u床培養(yǎng)2-3天，所得木醋桿菌菌種按2-20%接種量接種于培養(yǎng)基中，在IOO-ISOrpm條件下?lián)u床培養(yǎng)2_3天，所得發(fā)酵液轉(zhuǎn)移至淺盤中靜態(tài)培養(yǎng)2_5天，得細(xì)菌纖維素，所述培養(yǎng)溫度為^-31°C，培養(yǎng)時通氣量為0. 3-0. 6vvm ；所述培養(yǎng)基為土豆培養(yǎng)液，具體為取土豆廢渣加水在80-100°C條件下加溫不低于1小時，使土豆廢渣和水的質(zhì)量比為2-11:50，得土豆培養(yǎng)液，所述土豆培養(yǎng)液的pH為4. 0-7. 5，所述土豆廢渣為土豆制備土豆淀粉所剩下的土豆廢渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素培養(yǎng)方法，其特征在于，將木醋桿菌菌種接種于培養(yǎng)基中，在150rpm條件下?lián)u床培養(yǎng)3天，所得木醋桿菌菌種按7%接種量接種于培養(yǎng)基中，在150rpm條件下?lián)u床培養(yǎng)3天，所得發(fā)酵液轉(zhuǎn)移至淺盤中靜態(tài)培養(yǎng)5天，得細(xì)菌纖維素，所述培養(yǎng)溫度為30°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素培養(yǎng)方法，其特征在于，所述培養(yǎng)基為土豆培養(yǎng)液，具體為取土豆廢渣加水在100°c條件下加溫1小時，使土豆廢渣和水的質(zhì)量比為7:50， 得土豆培養(yǎng)液，所述土豆培養(yǎng)液的pH為6. 8。
全文摘要
本發(fā)明涉及細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)方法，具體為將木醋桿菌菌種接種于培養(yǎng)基中復(fù)蘇，復(fù)蘇后的木醋桿菌菌種按2-20%接種量接種于培養(yǎng)基中，在100-180rpm條件下?lián)u床培養(yǎng)2-3天，所得發(fā)酵液轉(zhuǎn)移至淺盤中靜態(tài)培養(yǎng)2-5天，得細(xì)菌纖維素，所述培養(yǎng)溫度為26-31℃，培養(yǎng)時通氣量為0.3-0.6vvm；所述培養(yǎng)基為土豆培養(yǎng)液；本發(fā)明首次將生產(chǎn)淀粉之后的土豆廢渣作為培養(yǎng)基原料，用最為簡單的方法對土豆廢渣進行處理后得到用于培養(yǎng)細(xì)菌纖維素培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基成本低廉，收率高，同時解決了土豆廢渣的再利用問題，培養(yǎng)時間短；另外，本發(fā)明為細(xì)菌纖維素穩(wěn)定的大規(guī)模細(xì)菌纖維素培養(yǎng)提供了重要條件。
文檔編號C12P19/04GK102337311SQ20111029871
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者吳力克, 張娟 申請人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院