CN102823427B - 用粗大米生产蛹虫草微颗粒液体菌种的方法 - Google Patents

用粗大米生产蛹虫草微颗粒液体菌种的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用粗大米生产蛹虫草微颗粒液体菌种的方法，利用稻米加工过程中产生的废米、碎米、粗米作为主要碳源，加入蔗糖，蛋白胨，磷酸二氢钾，硫酸镁，调节pH值后作为发酵培养基，在发酵罐中加入强磁转子，121℃，灭菌30min，无菌操作，接种蛹虫草菌种，置于强磁磁力搅拌器上，18～22℃，2200～2500rpm，通气量1:0.5(v/v.min)，恒温培养6天，即得蛹虫草微颗粒液体菌种，每毫升液体菌种含5×103个菌颗粒以上。本发明引入强磁，使营养因子时刻处于均一状态，繁殖的菌丝体能在极短时间内打散分布于整个营养液中，快速繁殖，得高产量的液体菌粉和次生代谢产物。采用本发明发酵液体积小；物料用量少；菌种产量大，活性强，分散均匀，随时可以停止或开启，易观察和操作。

Description

用粗大米生产蛹虫草微颗粒液体菌种的方法
技术领域
本发明涉及一种用粗大米生产蛹虫草微颗粒液体菌种的方法。
背景技术
在微生物发酵或者蛹虫草发酵技术方面，无论是实验室或者工厂化生产中，多使用磁力搅拌技术（外周表磁可以达到1200Gs左右）或回旋振荡、往复式振荡技术进行液体菌种发酵，发酵6天后，产生菌球或者次生代谢产物[1,2]，每毫升发酵液含菌球3～4个或每升发酵液生产12g发酵产物，粒径4～5mm。这几种方式中发酵液营养因子虽然在一定程度上能够得到混合，但存在以下不足：不能充分混匀，繁殖的新生菌种也不能得到及时的分散，这在一定程度上限制了营养因子的充分利用和菌种的无限繁殖特性，延长了发酵时间，降低了生产效率；液体菌种容易成团、成球，易老化，失去活力[3]。
强磁高速剪切技术应用于液体菌种发酵或生产目前未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种发酵液营养因子能高效利用，菌种能高速及时分散，快速繁殖，获得高产量的液体菌种和次生代谢产物的用粗大米生产蛹虫草微颗粒液体菌种的方法。
本发明目的的实现方式为，用粗大米生产蛹虫草微颗粒液体菌种的方法，蛹虫草液体发酵培养基基本质量百分比配方：1%蔗糖，0.5%蛋白胨，磷酸二氢钾0.2%，硫酸镁0.5%，其余为蒸馏水，调pH6.5，其特征在于利用稻米加工过程中产生的废米、碎米、粗米共5%，作为主要碳源，加入到蛹虫草液体发酵培养基基本配方中；在发酵罐中加入强磁转子，强磁转子外周表磁为10000～11800Gs，转速4500～5000rpm，121℃，灭菌30min，无菌操作，接种蛹虫草菌种，置于强磁磁力搅拌器上，18～22℃，2200～2500rpm，通气量1:0.5(v/v.min)，恒温培养6天，即可获得高浓度蛹虫草微颗粒液体菌种，每毫升液体菌种含5×103个菌颗粒以上，粒径约0.2～0.3mm。
本发明引入强磁，通过高速旋转的转子，形成发酵液的高速对流、高速剪切，使得营养因子时刻处于均一状态，繁殖的菌丝体能够在极短的时间内打散分布于整个营养液中，快速繁殖，获得高产量的液体菌粉和次生代谢产物。
本发明在液体发酵试验和生产中，开发了一项高效、快速生产液体菌种和制备液体发酵产物的新技术。强磁转子应用于蛹虫草菌种液体发酵，能充分利用营养因子，繁殖快，菌丝分布均匀。
采用本发明，每升发酵液物料使用量仅为传统发酵液每升物料的1～1.5倍，但生产的有效液体菌种量为传统液体发酵有效菌种量的1000倍以上；使用物料少，菌种产量大；菌种活性强，分散均匀；随时可以停止或开启，易观察和操作。
附图说明
图1是采用本发明与传统技术蛹虫草菌种液体发酵比较图，
图2是采用本发明与传统技术蛹虫草子实体生长情况比较图，
图3是粗大米含量对蛹虫草微颗粒液体菌种产量的影响图，
图4是转速对蛹虫草微颗粒液体菌种产量的影响图，
图5 是pH对蛹虫草微颗粒液体菌种产量的影响图。
具体实施方式
本发明利用稻米加工过程中产生的废米、碎米、粗米作为主要碳源，加入蔗糖，蛋白胨，磷酸二氢钾，硫酸镁，pH6.5,作为发酵培养基，在发酵罐中加入强磁转子，121℃，灭菌30min，无菌操作，接种蛹虫草菌种，置于强磁磁力搅拌器上，18～20℃，2200～2500rpm，通气量1:0.5(v/v.min)，恒温培养6天，即得蛹虫草微颗粒液体菌种，每毫升液体菌种含5×103个菌颗粒以上。
本发明利用强磁磁转子高速旋转，转速可达到4500～5000rpm，使发酵液上、下高速对流， 营养因子能瞬时混合均匀，同时保证溶解氧分散均匀，新生的菌丝体在强磁转子的高速剪切作用下，不断离开母体菌丝体，均匀的分散在发酵液中，形成无数个有效的繁殖个体，在营养充足的条件下，以倍数数量级增殖，在极短的时间内充分利用发酵液营养因子，产生高浓度、活力强的蛹虫草微颗粒液体菌种。
本申请人作了强磁高速剪切方法生产蛹虫草微颗粒液体菌种试验，实验结果见图1。
由图1可以看出，采用本发明生产的蛹虫草微颗粒菌种（左边瓶中所装）浓度很高，达到每毫升菌液含5×103个菌颗粒，粒径0.2～0.3mm，而传统摇瓶培养的蛹虫草菌种（右边瓶中所装）浓度很小，每毫升发酵菌液含3～4个菌球，粒径4～5mm。采用本发明生产的蛹虫草微颗粒液体菌种在产量、粒径和均一性方面都有很大的优势。
本申请人作了蛹虫草微颗粒菌种和蛹虫草菌球生产粗大米基子实体试验，实验结果见图2。
由图2可以看出，采用本发明生产的蛹虫草微颗粒菌种接种的粗大米培养基上生长的子实体（左边瓶中所装）分布均匀，子实体长势整齐，健康状况良好，说明微颗粒菌种活力很好，适合产业化生产。而采用蛹虫草菌球接种的粗大米基上生长的子实体（右边瓶中所装）参差不齐，比较零乱，生长性状不稳定，不适合产业化生产。
本申请人作了粗大米含量对蛹虫草微颗粒液体菌种产量的影响试验。
粗大米含量分别为3%、5%、7%、10%的实验结果见图3，由图3可以看出粗大米含量为5%时，发酵液生物量达到最大值184.2g/L，粗大米含量继续增加时，发酵液生物量开始减少。这说明碳源不能一味的增加，否则会打破碳、氮平衡，微生物也不能很好的生长，同时也会阻碍氧气的溶解分散。故本发明确定废米、碎米、粗米的质量百分比为5%。
本申请人作了强磁转子转速对蛹虫草微颗粒液体菌种产量的影响试验。
强磁转子转速分别为1500rpm、2000rpm、2500rpm、3000rpm的实验结果见图4，由图4可以看出转速在2500pm时，发酵液生物量达到最大值189.3g/L，随着转速的增加发酵液生物量出现下降趋势，试验中观察到转速达到3000rpm时，发酵液中会产生大量气泡，会阻止发酵液对流，许多小颗粒菌种在原地打转，不能很好的分散。故本发明确定强磁转子转速应在2200rpm—2500rpm比较适合。
本申请人作了pH对蛹虫草微颗粒液体菌种产量的影响试验。
pH分别为5.5、6.0、6.5、7.0的实验结果见图5，由图5可以看出，随着pH升高，发酵液生物量逐渐增加，当pH为6.5时发酵液生物量达到最大值179.6g/L，pH值继续增加发酵液生物量开始下降，说明蛹虫草菌种在中性偏酸性条件下生长快速。故本发明调节发酵液pH为6.5。
本发明利用强磁高速剪切技术发酵生产蛹虫草微颗粒液体菌种，发酵液生物量是传统的磁力搅拌和振荡培养的蛹虫草发酵液生物量的15倍以上，有效菌种产量是传统发酵方式的1000倍以上（本发明技术生产的蛹虫草菌种每毫升发酵液含菌颗粒5×103个以上，传统技术每毫升发酵液含3～4个菌球），而且菌种微颗粒化，有利于接种分散、均匀，生长整齐。
参考文献
[1] J.P. Park, S.W. Kim, H.J. Hwang, etc. Optimization of submerged culture conditions for the mycelialgrowth and exo-biopolymer production by Cordyceps militaris[J]. Letters in Applied Microbiology, 2001, (10):1046/j.1472-765X.
[2] 银涛；罗学刚；贾秀芹. 蛹虫草菌丝球生长模型[J]. 食品与发酵工业，2012,03:119-123.
[3] 罗巍；刘东波；吴郑武等. 蛹虫草液态发酵过程中有效成分的动态积累变化[J]. 食品与发酵工业, 2011,10:100-103.

Claims (1)

1.用粗大米生产蛹虫草微颗粒液体菌种的方法，蛹虫草液体发酵培养基基本质量百分比配方：1％蔗糖，0.5％蛋白胨，磷酸二氢钾0.2％，硫酸镁0.5％，其余为蒸馏水，调pH6.5，其特征在于利用稻米加工过程中产生的废米、碎米、粗米共5％，作为主要碳源，加入到蛹虫草液体发酵培养基基本配方中；在发酵罐中加入强磁转子，强磁转子外周表磁为10000～11800Gs，转速4500～5000rpm，121℃，灭菌30min，无菌操作，接种蛹虫草菌种，置于强磁磁力搅拌器上，18～22℃，2200～2500rpm，通气量1:0.5v/v.min，恒温培养6天，即可获得高浓度蛹虫草微颗粒液体菌种，每毫升液体菌种含5×103个菌颗粒以上，粒径0.2～0.3mm。
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