技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物發(fā)酵
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是涉及一種用于生物纖維素發(fā)酵的高糖培養(yǎng)基及用其發(fā)酵制備生物纖維素的方法。
背景技術(shù)：
：生物纖維素（Biocellulose），又被稱為細(xì)菌纖維素（Bacterialcellulose，BC），其是由醋酸菌屬的微生物，如木醋桿菌等發(fā)酵制成的纖維素產(chǎn)品。目前多以廢棄物，如椰子水、菠蘿皮汁等作為原料，因此其成本低廉。得到的產(chǎn)品中含有高達(dá)95%以上的水分，因此又被稱為生物纖維素凝膠。生物纖維素凝膠的制備方法是本領(lǐng)域已知的，如CN101671708、CN1840677A、CN101319242A中均有所公開。生物纖維素與植物纖維素相比無木質(zhì)素、果膠和半纖維素等伴生產(chǎn)物，具有高結(jié)晶度（可達(dá)95%，植物纖維素的為65%）和高的聚合度(DP值2000～8000)；其具有超精細(xì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，生物纖維素纖維是由直徑3～4納米的微纖組合成40～60納米粗的纖維束，并相互交織形成發(fā)達(dá)的超精細(xì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；其彈性模量為一般植物纖維的數(shù)倍至十倍以上，并且抗張強(qiáng)度高；生物纖維素有很強(qiáng)的持水能力，同時(shí)具有較高的生物相容性、適應(yīng)性和良好的生物可降解性。生物纖維素凝膠現(xiàn)有的產(chǎn)品主要用于食品、化妝品中，如用于制作果凍、酸奶，增加膳食纖維的攝入；或者用于制作面膜產(chǎn)品的載體?，F(xiàn)有的生物纖維素發(fā)酵生產(chǎn)都是采用單一菌種發(fā)酵，如木醋桿菌、葡糖桿菌等；但是這些菌種在發(fā)酵時(shí)，通常具有發(fā)酵水平較低，產(chǎn)量低、成本高、成品價(jià)格不抵普通植物纖維素等缺陷。生物纖維素產(chǎn)量一般維持在4-8g/L。還原糖轉(zhuǎn)化率也僅僅在20%以下，發(fā)酵水平非常低。同時(shí)發(fā)酵培養(yǎng)基中碳源如糖的含量也不能過高，如果過高，會(huì)抑制發(fā)酵菌株的生長和代謝。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種專用于生物纖維素發(fā)酵的高糖培養(yǎng)基，其含有15-25wt%的還原糖。其用于生物纖維素發(fā)酵時(shí)，采用的發(fā)酵菌株為混合菌株，包括木葡糖酸醋桿菌、運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌、以及雙歧桿菌和/或嗜酸乳桿菌。采用上述至少三種菌株混合發(fā)酵培養(yǎng)，其中的運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌屬革蘭氏陰性細(xì)菌，微好氧生長，可以通過ED代謝途徑將葡萄糖和果糖轉(zhuǎn)化為乙醇。且其高度耐酸、高度耐受酒精、高度耐受葡萄糖，能在pH3.5～7.5之間生長，在乙醇濃度5.5%條件下可以無影響生長，在含有20%濃度葡萄糖環(huán)境中可以正常生長；同時(shí)運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌生長的營養(yǎng)需求相對(duì)簡單。故而在本發(fā)明的混合菌株初始發(fā)酵時(shí)，木葡糖酸醋桿菌和運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌同時(shí)分解利用葡萄糖、果糖或蔗糖等碳源，但運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌利用還原糖能力強(qiáng)，營養(yǎng)需求簡單，快速增值，可以把培養(yǎng)基中初始含量較高的碳源如葡萄糖、果糖等分解成乙醇，乙醇和剩余的葡萄糖等又可以同時(shí)供木葡糖酸醋桿菌發(fā)酵使用，此時(shí)木葡糖酸醋桿菌為優(yōu)勢(shì)菌株，成膜階段開始。培養(yǎng)基中會(huì)積累一定含量的醋酸，pH值降低。此時(shí)雙歧桿菌或嗜酸乳桿菌或者兩者的結(jié)合可以在一定程度上分解醋酸，調(diào)節(jié)pH值；故而混合菌株之間互惠互利，形成共生的局面。使用了上述三種菌株后，可以大幅提高培養(yǎng)基中還原糖的含量，從常規(guī)的10wt%以下提高至15-25wt%左右，可以延長生物纖維素凝膠膜形成的時(shí)間，提高碳源還原糖轉(zhuǎn)化率，從而大大提高生物纖維素發(fā)酵產(chǎn)膜的能力。本發(fā)明所述的還原糖包括上述菌株可直接發(fā)酵利用的單糖、雙糖等，如葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麥芽糖，以及可水解成還原糖的蔗糖。所述還原糖優(yōu)選來自于椰子水（可經(jīng)過濃縮后提高糖含量）或其他含糖量高的農(nóng)業(yè)廢棄物。降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的高糖培養(yǎng)基優(yōu)選還含有1-5wt%的乙醇。少量乙醇的存在可以促進(jìn)運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌的生長，促進(jìn)還原糖的分解利用，同時(shí)少量乙醇的存在對(duì)于生物纖維素凝膠的形成也有促進(jìn)作用。除此之外，本發(fā)明的高糖培養(yǎng)基還含有菌株發(fā)酵所必須的氮源和微量元素等。優(yōu)選有機(jī)氮源酵母膏和蛋白胨。高糖培養(yǎng)基的初始pH值為5.5-6.8。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供一種生物纖維素發(fā)酵生產(chǎn)方法，采用所述的高糖培養(yǎng)基發(fā)酵，發(fā)酵菌株為混合菌株，包括木葡糖酸醋桿菌、運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌、以及雙歧桿菌和/或嗜酸乳桿菌。所述木葡糖酸醋桿菌、運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌、以及雙歧桿菌和/或嗜酸乳桿菌之間的比例為10-20:7-15:3-8，優(yōu)選為17:11:5。所述菌株之間的比例為活化后再擴(kuò)培得到的種子液的體積比。同時(shí)，由于本發(fā)明的菌株中含有雙歧桿菌或嗜酸乳桿菌等益生菌，制備得到的生物纖維素膜中也會(huì)含有少量的益生菌，經(jīng)水洗后，可以得到含有益生菌的生物纖維素凝膠，更為適用于食品、保健品中添加使用。本發(fā)明所述的高糖培養(yǎng)基和混合菌株同樣適用于生物纖維素動(dòng)態(tài)發(fā)酵，比常規(guī)單一菌株的動(dòng)態(tài)發(fā)酵產(chǎn)膜能力也有所提高。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式和對(duì)比實(shí)驗(yàn)來對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但是下文中的具體實(shí)施方法不應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠在本發(fā)明基礎(chǔ)上顯而易見地作出的各種改變和變化，應(yīng)該均在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。實(shí)施例1：一種用于生物纖維素發(fā)酵的高糖培養(yǎng)基，含有以下物質(zhì)（重量比）：葡萄糖15%，酵母膏0.5%，蛋白胨0.5%，檸檬酸0.1%，Na2HPO4·H2O0.2%，KH2PO40.1%，MgSO4·7H2O0.025%，pH5.8。實(shí)施例2：其余與實(shí)施例1相同，碳源為果糖18%。實(shí)施例3：其余與實(shí)施例1相同，碳源為蔗糖20%。實(shí)施例4：其余與實(shí)施例1相同，碳源為葡萄糖10%和果糖5%和半乳糖3%。實(shí)施例5：其余與實(shí)施例1相同，碳源為果糖10%和10%麥芽糖。實(shí)施例6-10：在實(shí)施例1-5的培養(yǎng)基配方基礎(chǔ)上，再添加2%的乙醇（無水乙醇）。實(shí)施例11：一種生物纖維素發(fā)酵生長方法，使用上述實(shí)施例的培養(yǎng)基進(jìn)行靜態(tài)淺盤發(fā)酵培養(yǎng)，發(fā)酵菌株為混合發(fā)酵菌劑，包含木葡糖酸醋桿菌、運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌、以及雙歧桿菌和/或嗜酸乳桿菌。其中的雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌可以只含其中的一種，也可以兩種都含有。菌劑制備步驟：1、菌種活化木葡糖酸醋桿菌、運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌、雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌分別在活化培養(yǎng)基上培養(yǎng)活化；2、種子液培養(yǎng)木葡糖酸醋桿菌、運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌、雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌分別接種入種子培養(yǎng)基中進(jìn)行擴(kuò)培，培養(yǎng)至其對(duì)數(shù)生長期；3、接種發(fā)酵木葡糖酸醋桿菌、運(yùn)動(dòng)發(fā)酵單胞菌、以及雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌的種子液按照體積比17:11:5（其中雙歧桿菌加入量為2嗜酸乳桿菌加入量為3）的比例依次接種入靜態(tài)淺盤發(fā)酵培養(yǎng)基中，進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。在室溫條件下發(fā)酵培養(yǎng)7-10天后，收集培養(yǎng)基中的生物纖維素凝膠，反復(fù)清洗后測(cè)定其產(chǎn)量，如下表所示：發(fā)酵培養(yǎng)基生物纖維素產(chǎn)量實(shí)施例115.8g/L實(shí)施例216.9g/L實(shí)施例316.5g/L實(shí)施例417.1g/L實(shí)施例516.4g/L實(shí)施例617.5g/L實(shí)施例718.2g/L實(shí)施例817.9g/L實(shí)施例918.1g/L實(shí)施例1017.6g/L以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3