[0001]
技术领域
[0002] 本
发明属于
生物技术和
生物工程领域,具体涉及一种促使多粘类芽孢杆菌产芽孢的发酵方法。
背景技术
[0003]
能源植物--菊芋是一种多年生草本植物,俗称洋姜、鬼子姜,具有耐盐
碱、产量大等优点。菊芋中含有菊粉(又称菊糖),系多聚果糖,可占湿重的15 20%、干重的80%左右,滩~涂荒地生物量可达3 6吨/亩。一些多粘类芽孢杆菌自身产菌粉酶,能够利用菊粉作为发酵~
碳源。
[0004] 多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa,前称Bacillus polymyxa)对人或动植物无致病性,是一类生活在植物
根际土壤或附生于植物根部的可直接或间接促进植物生长、生防作用和增强植物对逆境胁迫抵抗
力的
微生物,在生物
农药和
肥料研制和生产过程中具有重要价值。近年来最新研究成果日新月异、层出不穷,对其理解和认知也趋于系统化。由于其诱人的应用前景,美国环保署(EPA)将它列为可商业上应用的微生物之一,我国农业部也将其列为免做安全鉴定的一级菌种。
[0005] 已有报道利用多粘类芽孢杆菌HY96-2菌株创制微
生物农药(0.1亿CFU/g细粒剂,商品名:康地蕾得)的报道,但是由于所用固态菌剂成本高,菌株数量低,使用效果欠佳等因素,近来来,市场上鲜有该产品。研究开发多粘类芽孢杆菌液体芽孢型
生物肥料菌剂,可以避免上述
缺陷,并能增加菌肥在土壤中活菌的数量和使用效果,且生产成本低廉,一举多得。而提高上述菌肥中多粘类芽孢杆菌芽孢数量是产品开发的关键技术之一,并将有利于产品的运输和长期储存。
发明内容
[0006] 针对
现有技术存在的芽孢形成时间长、出芽率低以及芽孢数量不高等问题,本发明提供一种促使多粘类芽孢杆菌产芽孢的发酵方法,本发明能够缩短多粘类芽孢杆菌发酵过程中的芽孢出芽时间及提高芽孢数量和出芽率。
[0007] 为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种促使多粘类芽孢杆菌产芽孢的发酵方法,包括以下步骤:
(1)将多粘类芽孢杆菌在活化培养基进行活化;
(2)将多粘类芽孢杆菌接种至
种子培养基进行种子培养;
(3)再将种子培养液接种至发酵培养液发酵培养,依次经过一级升温并调节pH值继续培养;二级升温并调节pH值继续培养;发酵结束时,调节pH,即可;
所述的发酵培养提高活菌数量培养条件为:30℃,120 rpm,pH7.0,24 h;
所述的一级升温并调节pH值继续培养条件为:40-44℃,120 rpm,pH7.5-8.0,12 h;
所述的二级升温并调节pH值继续培养条件为:45-50℃,120 rpm,pH8.0-8.5,12 h。
[0008] 优选地,所述步骤(1)中活化条件为30℃,活化培养基包括以下组分:(NH4)HPO4 1.0g/L,KCl 0.20g/L,MgSO4.7H2O 0.20g/L,
酵母膏 2.0g/L,
葡萄糖 5.0g/L,琼脂 20.0g/L,且pH 7.0,培养48 h。
[0009] 优选地,所述步骤(2)中种子培养条件为30℃,120 rpm,所述种子培养基包括以下组分:(NH4)HPO4 1.0g/L,KCl 0.20g/L,MgSO4.7H2O 0.20g/L,酵母膏 5.0g/L,葡萄糖 10g/L,且pH 7.0,培养12 h。
[0010] 优选地,所述步骤(3)中发酵培养基包括以下组分:含菊粉30-40g/L的菊芋菊粉粗提液,
硫酸铵4.0 g/L,碳酸
钙1.0 g/L,
硫酸镁1.0 g/L,
磷酸氢二
钾3.0 g/L,玉米浆1.0 g/L,酵母粉5.0 g/L;且pH 7.0,发酵至24 h。
[0011] 优选地,所述多粘类芽孢杆菌的菌种为能产菊粉酶的多粘类芽孢杆菌(paenibacillus polymyxa),所述菌种保藏编号为CGMCC No. 3044。
[0012] 优选地,所述含菊粉30-40g/L的菊芋菊粉粗提液的制备方法如下:按照
质量比1:8将菊芋干粉和
水搅拌均匀,70℃水浴保温2h,降至室温后,调节pH至10,然后80℃水浴保温1h,过滤除去残渣后收集并稀释1倍得到含菊粉30-40g/L的菊芋菊粉粗提液。
[0013] 与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:本发明能够缩短多粘类芽孢杆菌发酵过程中的芽孢出芽时间及提高芽孢数量和出芽率,出芽孢率达91.4 %以上,有利于减低生产成本和提高产品质量。
具体实施方式
[0014] 下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解,下列
实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件按照
说明书进行。所用
试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。
[0015] 在本发明中,在未作相反说明的情况下,培养基的pH均指初始pH值,也即灭菌前的pH值,其它成分情况相同,均为配制时(灭菌前)的用量;使用的CFU指菌落形成单位,通过平板计数法测定。
[0016] 本
发明人实验室选育并保藏的微生物菌株为能产菊粉酶的多粘类芽孢杆(paenibacillus polymyxa)CGMCC No. 3044,目前该菌株保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC),保藏单位地址:北京市朝阳区大屯路,中国科学院微生物研究所,登记入册的编号是CGMCC No. 3044,保藏日期是:2009年4月29日。以此菌作为发酵菌株。
[0017] CGMCC No. 3044菌株具有下述性质:1、菌落形态学特征:
在营养琼脂上,30℃培养48h出现白色小菌落(φ=0.6 1.2mm),菌落呈圆形,表面光滑,~
粘状,中央凸起,透明。适当延长培养,菌落增大,细胞的尺寸和形状变化很小。
[0018] 2、生理与生化特性:a. 培养
温度:28 39℃,最适温度为30℃;
~
b. 在pH 5.0 7.5范围内生长;
~
c. 色素产生情况:不产色素;
d.耐NaCl浓度:在5%浓度可以生长。
[0019] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0020] 实施例1将多粘类芽孢杆菌在活化培养基进行活化,所述的活化条件为30℃,活化平板含有(g/L):(NH4)HPO4 1.0,KCl 0.20,MgSO4.7H2O 0.20,酵母膏 2.0,葡萄糖 5.0,琼脂 20.0,且pH
7.0,培养48 h;将多粘类芽孢杆菌接种至种子培养基进行培养,所述的种子培养条件为30℃,120 rpm,种子培养基含有(g/L):(NH4)HPO4 1.0,KCl 0.20,MgSO4.7H2O 0.20,酵母膏
5.0,葡萄糖 10,且pH 7.0,培养12 h;再将种子培养液接种至发酵培养液,所述的培养条件为30℃,120 rpm,发酵培养基含有:菊芋菊粉粗提液(含菊粉32.4 g/L),硫酸铵4.0 g/L,碳酸钙1.0 g/L,硫酸镁1.0 g/L,
磷酸氢二钾3.0 g/L,玉米浆1.0 g/L,酵母粉5.0 g/L;且pH
7.0,发酵至24 h;将上述发酵液一级升温并调节pH值继续培养, 40℃,120 rpm,pH7.5,12 h;然后发酵液二级升温并调节pH值继续培养,45 ℃,120 rpm,pH8.0,12 h。发酵结束时,调节pH7.0,发酵液中出芽孢率83.6 %,芽孢数量达5.88Í109 cfu/mL。
[0021] 实施例2将多粘类芽孢杆菌在活化培养基进行活化,所述的活化条件为30℃,活化平板含有(g/L):(NH4)HPO4 1.0,KCl 0.20,MgSO4.7H2O 0.20,酵母膏 2.0,葡萄糖 5.0,琼脂 20.0,且pH
6.0,培养48 h;将多粘类芽孢杆菌接种至种子培养基进行培养,所述的种子培养条件为30℃,120 rpm,种子培养基含有(g/L):(NH4)HPO4 1.0,KCl 0.20,MgSO4.7H2O 0.20,酵母膏
5.0,葡萄糖 10,且pH 7.0,培养12 h;再将种子培养液接种至发酵培养液,所述的培养条件为30℃,120 rpm,发酵培养基含有:菊芋菊粉粗提液(含菊粉35.2 g/L),硫酸铵4.0 g/L,碳酸钙1.0 g/L,硫酸镁1.0 g/L,磷酸氢二钾3.0 g/L,玉米浆1.0 g/L,酵母粉5.0 g/L;且pH
7.0,发酵至24 h。将上述发酵液一级升温并调节pH值继续培养, 42℃,120 rpm,pH 8.0,12 h;然后发酵液二级升温并调节pH值继续培养,48℃,120 rpm,pH 8.5,12 h。发酵结束时,调节pH7.0,发酵液中出芽孢率91.4 %以上,芽孢数量达7.09Í109 cfu/mL。
[0022] 实施例3将多粘类芽孢杆菌在活化培养基进行活化,所述的活化条件为30℃,活化平板含有(g/L):(NH4)HPO4 1.0,KCl 0.20,MgSO4.7H2O 0.20,酵母膏 2.0,葡萄糖 5.0,琼脂 20.0,且pH
7.0,培养48 h;将多粘类芽孢杆菌接种至种子培养基进行培养,所述的种子培养条件为30℃,120 rpm,种子培养基含有(g/L):(NH4)HPO4 1.0,KCl 0.20,MgSO4.7H2O 0.20,酵母膏
5.0,葡萄糖 10,且pH 7.0,培养12 h;再将种子培养液接种至发酵培养液,所述的培养条件为30℃,120 rpm,发酵培养基含有:菊芋菊粉粗提液(含菊粉33.9 g/L),硫酸铵4.0 g/L,碳酸钙1.0 g/L,硫酸镁1.0 g/L,磷酸氢二钾3.0 g/L,玉米浆1.0 g/L,酵母粉5.0 g/L;且pH
7.0,发酵24 h。将上述发酵液一级升温并调节pH值继续培养, 44℃,120 rpm,pH 7.5,12 h;然后发酵液二级升温并调节pH值继续培养,50℃,120 rpm,pH 8.5,12 h。发酵结束时,调节pH7.0,发酵液中出芽孢率87.5 %以上,芽孢数量达6.15Í109 cfu/mL。
[0023] 对比例1将多粘类芽孢杆菌在活化培养基进行活化,所述的活化条件为30℃,活化平板含有(g/L):(NH4)HPO4 1.0,KCl 0.20,MgSO4.7H2O 0.20,酵母膏 2.0,葡萄糖 5.0,琼脂
20.0,且pH 7.0,培养48 h;将多粘类芽孢杆菌接种至种子培养基进行培养,所述的种子培养条件为30℃,120 rpm,种子培养基含有(g/L):(NH4)HPO4 1.0,KCl 0.20,MgSO4.7H2O
0.20,酵母膏 5.0,葡萄糖 10,且pH 7.0,培养12 h;再将种子培养液接种至发酵培养液,所述的培养条件为30℃,120 rpm,发酵培养基含有:菊芋菊粉粗提液(含菊粉33.9 g/L),硫酸铵4.0 g/L,碳酸钙1.0 g/L,硫酸镁1.0 g/L,磷酸氢二钾3.0 g/L,玉米浆1.0 g/L,酵母粉
5.0 g/L;且pH 7.0,发酵48 h, 发酵液中出芽孢率低于0.1%,芽孢数量约6.0Í104 cfu/mL;
发酵72 h, 发酵液中出芽孢率低于0.1%,芽孢数量约1.06Í106 cfu/mL。
[0024] 以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何
修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。