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一种沼泽红假单胞菌高密度发酵方法及其应用

阅读:767发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种沼泽红假单胞菌高密度发酵方法及其应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 属 微 生物 技术领域,涉及一种 沼泽 红假单胞菌高 密度 发酵 方法及其应用。该沼泽红假单胞菌株来源为中国工业微生物菌种保藏管理中心,保藏号为:CICC 23812。沼泽红假单胞菌的高密度发酵方法依次采用摇瓶进行 种子 活化,将活化好的摇瓶种液接入一级 发酵罐 进行扩培制备一级种子,将一级种子移入二级发酵罐进行发酵生产,发酵过程中采用流加补料以提高发酵液菌密度,发酵5天菌密度至少可达500亿CFU/ml。本发明解决了 现有技术 存在的需要光照、周期长、杂菌率高、产品 质量 不易得到控制等问题。具有发酵周期短、产品质量稳定、生产成本低等优点。通过此方法获得的沼泽红假单胞菌发酵液可进一步加工成微生态 饲料 添加剂、微生物 肥料 和微生物净 水 剂。,下面是一种沼泽红假单胞菌高密度发酵方法及其应用专利的具体信息内容。

1.一种沼泽红假单胞菌高密度发酵方法,其特征是包括以下步骤:
a.将保藏号为CICC 23812的沼泽红假单胞菌生产种子以1-10‰接种量接种到600-
2000mL无菌液体种子培养基中,在温度25-33℃,湿度40-80%的恒温摇床上以转速80-
150rpm培养1-3天,得到活化种液;
b.将步骤a的沼泽红假单胞菌活化种子液接种于装有无菌液体种子培养基的一级发酵罐内,在温度25-33℃,搅拌转速80-200rpm,通气量1:0.1-1:1条件下培养1-3天,得到一级种液;
c.将步骤b的沼泽红假单胞菌活化一级种液以2-10%接种量接种于装有无菌液体发酵培养基的发酵罐内,在温度25-33℃,搅拌转速80-200rpm,通气量1:0.1-1:1条件下培养2-5天,发酵过程中采用流加补料培养基的方式来提高菌密度,即可获得菌密度不低于500亿CFU/ml的菌液,即为高密度沼泽红假单胞菌。
2.如权利要求1所述的沼泽红假单胞菌高密度发酵方法,其特征是,所述步骤a和步骤b中的无菌液体种子培养基为:包括可代谢源10-50g/L,可代谢蛋白氮源5-30g/L,磷酸氢二0.5-2.0g/L,七硫酸镁0.1-1.0g/L,并调整pH 5.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
3.如权利要求1所述的沼泽红假单胞菌高密度发酵方法,其特征是,所述步骤c中的无菌液体发酵培养基为:包括可代谢碳源10-50g/L,可代谢蛋白氮源5-30g/L,可代谢无机氮源5-30g/L,磷酸氢二钾0.5-2.0g/L,七水合硫酸镁0.1-1.0g/L,七水合硫酸亚0.1-0.4g/L,并调整pH 5.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
4.如权利要求1所述的沼泽红假单胞菌高密度发酵方法,其特征是,所述步骤c中的补料发酵培养基为:包括可代谢碳源100-500g/L,可代谢蛋白氮源50-300g/L,可代谢无机氮源50-300g/L,并调整pH 5.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
5.如权利要求2或3择一所述的沼泽红假单胞菌高密度发酵方法,其特征是,所述可代谢碳源为葡萄糖、乙酸及其盐、丙酸及其盐、柠檬酸及其盐、苹果酸及其盐、丁二酸及其盐中的一种或几种的复配;
所述可代谢蛋白氮源为酵母粉、蛋白胨、肉膏、豆饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉中的一种或几种的复配;
所述可代谢无机氮源为硫酸铵、氯化铵、磷酸铵、尿素中的一种或几种的复配。
6.如权利要求1所述的沼泽红假单胞菌高密度发酵方法,其特征是,所述液体种子培养基或液体发酵培养基的pH为7.0-8.0。
7.如权利要求1所述的沼泽红假单胞菌高密度发酵方法及其应用,其特征是,所述步骤a中,将沼泽红假单胞菌以1‰接种量接种到1000mL液体种子培养基中,在温度28℃,湿度
60%的恒温摇床上以转速110-130rpm培养3天,得到沼泽红假单胞菌活化种液。
8.如权利要求1所述的沼泽红假单胞菌高密度发酵方法及其应用,其特征是,所述步骤b中,将步骤a的沼泽红假单胞菌活化种液接种于含有无菌液体种子培养基的一级发酵罐内培养,在温度28℃,搅拌转速100rpm,通气量1:0.5条件下培养2天,获得沼泽红假单胞菌一级种液。
9.如权利要求1所述的沼泽红假单胞菌高密度发酵方法,其特征是,所述步骤c中,将步骤b的沼泽红假单胞菌一级种液接种于含有无菌液体发酵培养基的发酵罐内培养,在温度
28℃,搅拌转速100rpm,通气量1:0.5条件下培养5天,发酵过中通过流加补料方式提供可代谢碳源和氮源,获得沼泽红假单胞菌发酵液,菌密度高达560亿CFU/ml。
10.如权利要求1所述的高密度沼泽红假单胞菌的应用,其作为饲料添加剂应用领域为禽、畜、水产动物、特种动物饲料添加剂;或者其作为生物肥料应用领域为蔬菜、水果、粮食作物的微生物肥料;或者其作为净水剂应用领域为各行业废水、河道、池塘的微生物净水剂。

说明书全文

一种沼泽红假单胞菌高密度发酵方法及其应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种沼泽红假单胞菌高密度发酵方法及其应用,属于生物技术领域。

背景技术

[0002] 沼泽红假单胞菌(Rhodop seudomonas palustris)是研究和应用较为广泛的一种光合细菌,属于外硫红螺菌科红假单胞菌属,具有多种代谢途径,比如固氮、吸氢、利用硫化物等,同时可分泌多种有益物质,比如B族维生素、辅酶Q和类胡萝卜素等,鉴于以上特点,沼泽红假单胞菌在废处理、水产养殖、农牧业等方面的应用有着不可替代的生物学作用,特别是近年来抗生素滥用、农药化肥过度施用、废水治理不佳等问题层出不穷,沼泽红假单胞菌作为生物制品的绿色、环保作用更加受到各界人士的重视。
[0003] 目前,对于沼泽红假单胞菌的人工培养集中于光照发酵培养,即将沼泽红假单胞菌种接种于全透明的塑料桶或薄膜袋内的液体培养基中,通过厌发酵4-5天,最终获得沼泽红假单胞菌发酵液。但是,此类方法不能保证产品不受杂菌污染,在阴天或气温低的条件下生产受到影响,发酵液菌体密度不高于50亿/mL,最终产品质量得不到保障。

发明内容

[0004] 本发明为解决上述问题的不足,提供一种沼泽红假单胞菌高密度发酵方法及其应用,该方法发酵周期短,菌密度高,生产稳定的巨大优势。
[0005] 本发明采用以下技术方案予以实现:
[0006] 本发明通过液体种子培养基培养活化菌株,转入一级发酵罐培养获得一级种液,再转入发酵罐通过参数调控和流加补料培养获得高密度发酵液。
[0007] 本发明采用的技术方案为:
[0008] 一种沼泽红假单胞菌高密度发酵方法,包括以下步骤:
[0009] a.将保藏号为CICC 23812的沼泽红假单胞菌生产种子以1-10‰接种量接种到600-2000mL无菌液体种子培养基中,在温度25-33℃,湿度40-80%的恒温摇床上以转速80-
150rpm培养1-3天,得到活化种液;
[0010] b.将步骤a的沼泽红假单胞菌活化种子液接种于装有无菌液体种子培养基的一级发酵罐内,在温度25-33℃,搅拌转速80-200rpm,通气量1:0.1-1:1条件下培养1-3天,得到一级种液;
[0011] c.将步骤b的沼泽红假单胞菌活化一级种液以2-10%接种量接种于装有无菌液体发酵培养基的发酵罐内,在温度25-33℃,搅拌转速80-200rpm,通气量1:0.1-1:1条件下培养2-5天,发酵过程中采用流加补料培养基的方式来提高菌密度,即可获得菌密度不低于500亿CFU/ml的菌液,即为高密度沼泽红假单胞菌。
[0012] 优选的,所述步骤a和步骤b中的无菌液体种子培养基为:包括可代谢源10-50g/L,可代谢蛋白氮源5-30g/L,磷酸氢二0.5-2.0g/L,七水合硫酸镁0.1-1.0g/L,并调整pH 5.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
[0013] 优选的,所述步骤c中的无菌液体发酵培养基为:包括可代谢碳源10-50g/L,可代谢蛋白氮源5-30g/L,可代谢无机氮源5-30g/L,磷酸氢二钾0.5-2.0g/L,七水合硫酸镁0.1-1.0g/L,七水合硫酸亚0.1-0.4g/L,并调整pH 5.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
[0014] 优选的,所述步骤c中的补料发酵培养基为:包括可代谢碳源100-500g/L,可代谢蛋白氮源50-300g/L,可代谢无机氮源50-300g/L,并调整pH 5.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
[0015] 优选的,所述可代谢碳源为葡萄糖、乙酸及其盐、丙酸及其盐、柠檬酸及其盐、苹果酸及其盐、丁二酸及其盐中的一种或几种的复配;
[0016] 所述可代谢蛋白氮源为酵母粉、蛋白胨、肉膏、豆饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉中的一种或几种的复配;
[0017] 所述可代谢无机氮源为硫酸铵、氯化铵、磷酸铵、尿素中的一种或几种的复配。
[0018] 优选的,所述液体种子培养基或液体发酵培养基的pH为7.0-8.0。
[0019] 优选的,所述步骤a中,将沼泽红假单胞菌以1‰接种量接种到1000mL液体种子培养基中,在温度28℃,湿度60%的恒温摇床上以转速110-130rpm培养3天,得到沼泽红假单胞菌活化种液。
[0020] 优选的,所述步骤b中,将步骤a的沼泽红假单胞菌活化种液接种于含有无菌液体种子培养基的一级发酵罐内培养,在温度28℃,搅拌转速100rpm,通气量1:0.5条件下培养2天,获得沼泽红假单胞菌一级种液。
[0021] 优选的,所述步骤c中,将步骤b的沼泽红假单胞菌一级种液接种于含有无菌液体发酵培养基的发酵罐内培养,在温度28℃,搅拌转速100rpm,通气量1:0.5条件下培养5天,发酵过中通过流加补料方式提供可代谢碳源和氮源,获得沼泽红假单胞菌发酵液,菌密度高达560亿CFU/ml。
[0022] 所述的高密度沼泽红假单胞菌的应用,其作为饲料添加剂应用领域为禽、畜、水产动物、特种动物饲料添加剂;或者其作为微生物肥料应用领域为蔬菜、水果、粮食作物的微生物肥料;或者其作为净水剂应用领域为各行业废水、河道、池塘的微生物净水剂。
[0023] 本发明与现有技术相比具有的显著优点为:
[0024] (1)该方法可避免杂菌污染,保障生产顺利进行,保证产品质量。
[0025] (2)该方法可避免设备和工艺对光照条件的依赖,在无光条件下也可生产。
[0026] (3)该方法可获得500亿CFU/ml以上的菌密度,是目前国内最高水平。
[0027] (3)该方法可成本低,投资少,利于大量生产。
[0028] (4)本发明不仅为沼泽红假单胞菌提供工业化的高密度发酵方法,而且使得该菌株在禽畜养殖、水产养殖、种植业、废水处理、河道治理等领域具备了广阔的应用前景,具有较高的社会效益。附图说明
[0029] 图1为本发明所提供的沼泽红假单胞菌活化种液图。
[0030] 图2为本发明所提供的沼泽红假单胞菌一级种液图。
[0031] 图3为本发明所提供的沼泽红假单胞菌高密度发酵液图。

具体实施方式

[0032] 下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
[0033] 参见图1至图3。
[0034] 下面对本发明的技术方案作进一步说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围。
[0035] 本发明一种沼泽红假单胞菌高密度发酵方法,包括以下步骤:
[0036] a.将保藏号为CICC 23812的沼泽红假单胞菌生产种子以1-10‰接种量接种到600-2000mL无菌液体种子培养基中,在温度25-33℃,湿度40-80%的恒温摇床上以转速80-
150rpm培养1-3天,得到活化种液;
[0037] b.将步骤a的沼泽红假单胞菌活化种子液接种于装有无菌液体种子培养基的一级发酵罐内,在温度25-33℃,搅拌转速80-200rpm,通气量1:0.1-1:1条件下培养1-3天,得到一级种液;
[0038] c.将步骤b的沼泽红假单胞菌活化一级种液以2-10%接种量接种于装有无菌液体发酵培养基的发酵罐内,在温度25-33℃,搅拌转速80-200rpm,通气量1:0.1-1:1条件下培养2-5天,发酵过程中采用流加补料培养基的方式来提高菌密度,即可获得菌密度不低于500亿CFU/ml的菌液,即为高密度沼泽红假单胞菌。
[0039] 优选的,所述步骤a和步骤b中的无菌液体种子培养基为:包括可代谢碳源10-50g/L,可代谢蛋白氮源5-30g/L,磷酸氢二钾0.5-2.0g/L,七水合硫酸镁0.1-1.0g/L,并调整pH 5.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
[0040] 优选的,所述步骤c中的无菌液体发酵培养基为:包括可代谢碳源10-50g/L,可代谢蛋白氮源5-30g/L,可代谢无机氮源5-30g/L,磷酸氢二钾0.5-2.0g/L,七水合硫酸镁0.1-1.0g/L,七水合硫酸亚铁0.1-0.4g/L,并调整pH 5.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
[0041] 优选的,所述步骤c中的补料发酵培养基为:包括可代谢碳源100-500g/L,可代谢蛋白氮源50-300g/L,可代谢无机氮源50-300g/L,并调整pH 5.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
[0042] 优选的,所述可代谢碳源为葡萄糖、乙酸及其盐、丙酸及其盐、柠檬酸及其盐、苹果酸及其盐、丁二酸及其盐中的一种或几种的复配;
[0043] 所述可代谢蛋白氮源为酵母粉、蛋白胨、牛肉膏、豆饼粉、玉米浆、玉米蛋白粉中的一种或几种的复配;
[0044] 所述可代谢无机氮源为硫酸铵、氯化铵、磷酸铵、尿素中的一种或几种的复配。
[0045] 优选的,所述液体种子培养基或液体发酵培养基的pH为7.0-8.0。
[0046] 优选的,所述步骤a中,将沼泽红假单胞菌以1‰接种量接种到1000mL液体种子培养基中,在温度28℃,湿度60%的恒温摇床上以转速110-130rpm培养3天,得到沼泽红假单胞菌活化种液。
[0047] 优选的,所述步骤b中,将步骤a的沼泽红假单胞菌活化种液接种于含有无菌液体种子培养基的一级发酵罐内培养,在温度28℃,搅拌转速100rpm,通气量1:0.5条件下培养2天,获得沼泽红假单胞菌一级种液。
[0048] 优选的,所述步骤c中,将步骤b的沼泽红假单胞菌一级种液接种于含有无菌液体发酵培养基的发酵罐内培养,在温度28℃,搅拌转速100rpm,通气量1:0.5条件下培养5天,发酵过中通过流加补料方式提供可代谢碳源和氮源,获得沼泽红假单胞菌发酵液,菌密度高达560亿CFU/ml。
[0049] 所述的高密度沼泽红假单胞菌的应用,其作为饲料添加剂应用领域为禽、畜、水产动物、特种动物饲料添加剂;或者其作为微生物肥料应用领域为蔬菜、水果、粮食作物的微生物肥料;或者其作为净水剂应用领域为各行业废水、河道、池塘的微生物净水剂。
[0050] 实施例1制备活化种液
[0051] 1)液体种子培养基配制。按照权利要求所述的液体种子培养基中各组分的配比准确称取各组分,乙酸钠10g/L,酵母粉10g/L,磷酸氢二钾1.0g/L,七水合硫酸镁0.5g/L,并调整pH 7.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
[0052] 2)活化种液。将生产种子按1%量添加至此培养基中,在恒温摇床中培养,温度28℃,湿度60%,摇床转速120rpm。培养3天后,得到活化好的种液,如图1所示。
[0053] 实施例2制备一级种液
[0054] 1)按照权利要求所述的液体种子培养基中各组分的配比准确称取各组分,乙酸钠10g/L,酵母粉10g/L,磷酸氢二钾1.0g/L,七水合硫酸镁0.5g/L,并调整pH 7.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
[0055] 2)将活化种液接种到装有液体种子培养基的一级发酵罐中,在28℃恒温、搅拌120rpm、通气量1:0.5条件下培养3天,得到沼泽红假单胞菌的一级种液,如图2所示。
[0056] 实施例3高密度发酵
[0057] 1)按照权利要求所述的液体发酵培养基中各组分的配比准确称取各组分,乙酸钠30g/L,酵母粉10g/L,硫酸铵10g/L,磷酸氢二钾2.0g/L,七水合硫酸镁1.0g/L,七水合硫酸亚铁0.4g/L,并调整pH 7.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
[0058] 2)按照权利要求所述的液体补料培养基中各组分的配比准确称取各组分,乙酸钠300g/L,酵母粉100g/L,硫酸铵100g/L,并调整pH 5.0-8.0,在121℃灭菌30分钟。
[0059] 3)将一级种液全部接种到装有液体发酵培养基的发酵罐中,在28℃恒温、搅拌120rpm、通气量1:0.5条件下培养5天,发酵过程中根据溶氧情况适时流加补料培养基,最终获得沼泽红假单胞菌的高密度发酵液。
[0060] 以上对本发明的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明较优的实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应归属本发明的专利涵盖范围之内。
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