CN108441528B - 一种高效产细菌纤维素的培养基 - Google Patents

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Abstract

本申请属于烟草制备技术领域，具体涉及一种高效产细菌纤维素的培养基。所述培养基制备步骤具体包括：制备烟草浸提液、淀粉酶和蛋白酶进行酶解处理、添加营养物等步骤。总体而言，本申请较为充分的利用了烟草废弃物，创新性的将烟草废弃物作为细菌纤维素的生产原料，一方面降低了烟草废弃物处理成本，另一方面开拓了细菌纤维素生产原料来源，因而具有较好的应用价值。而进一步通过培养基配方的优化，可较好提升细菌纤维素产量，显示出较好的应用前景。

Description

一种高效产细菌纤维素的培养基
技术领域
本申请属于烟草制备技术领域，具体涉及一种高效产细菌纤维素的培养基。
背景技术
细菌纤维素因其具有优良的特性，被广泛应用于包括医疗、造纸及食品等领域。目前用于生产细菌纤维素的原料包括椰子汁、葡萄、西瓜汁以及菊糖等。这些原料量大而且价格优廉，在降低发酵生产细菌纤维成本上具有明显的优势。
烟草制备领域，统计表明，我国每年有超过90万吨的烟草废弃物未能得到合理处理，给环保工作带来了较大压力。
烟草废弃物，作为生物材料一种，同样含有丰富的糖分、氨基酸等营养物质，理论而言，是较好的生物发酵培养基原料之一，但因其特殊的烟叶成分，现有技术中，尚未见到较好的将其用作发酵培养基，尤其是作为细菌纤维素发酵制备原料的有关报道。
发明内容
本申请目的在于提供一种高效产细菌纤维素的培养基，利用该培养基可以较高效率的制备细菌纤维素产品，对于拓宽细菌纤维素发酵原料来源及降低烟草废弃物处理成本都具有较好的实用价值。
本申请所采取的技术方案详述如下。
一种高效产细菌纤维素的培养基，通过如下步骤制备获得：
（1）制备烟草浸提液，取烟草原料，加入烟草原料5~8倍（优选6倍）质量的水，在60~80 ℃浸提30 min~120 min（优选，70℃下浸提60 min），收集浸提液自然冷却到室温后备用；
（2）酶解处理浸提液，在步骤（1）的浸提液中加入淀粉酶和蛋白酶进行酶解处理，具体而言：每升烟草浸提液淀粉酶和蛋白酶的加入量均以50k~150k U（50000~150000U）计，30~50℃左右酶解处理30~120 min（优选情况下，淀粉酶和蛋白酶加入量均为100 kU/L，40℃酶解处理60 min），煮沸灭活后备用；
（3）添加营养物，将步骤（2）酶解处理后浸提物进行离心，取上清，以质量体积百分比计，每毫升烟草浸提液含：0.1~0.2% MgSO4、0.005~0.015% FeSO4、3~7% 蛋白胨、3~7% 酵母膏，灭菌后，加入3~5% 无水乙醇；
优选配方为，加入：0.15% MgSO4、0.01% FeSO4、5.0% 蛋白胨、5.0% 酵母膏，4%无水乙醇。
所述细菌纤维素制备方法，包括如下步骤：
（1）制备种子液，
将发酵菌株接种于种子培养基中，28~30℃培养24~48 h制备种子液，所述发酵菌株为：木醋杆菌属、土壤杆菌属、根瘤菌属、气杆菌属、产碱杆菌属等可以在烟草中生产，并能产生细菌纤维素的微生物；
具体例如为木醋杆菌（Acetobacter xylinum）；
所述种子培养基，每升具体配方为：多聚蛋白胨 5 g，酵母提取物 5 g，葡萄糖 5g，甘露醇 5 g， 7H2O·MgSO4 1 g，去离子水定容至1 L，灭菌后，加入5 mL无水乙醇；
（2）发酵制备细菌纤维素，
将步骤（1）中种子液按5~15%接种量（体积比，具体例如10%接种量），接种到细菌纤维素制备用培养基中，先28~30℃静置1 d，再28~30℃、振荡培养1~3d（具体例如180 rpm振荡培养2 d），再28~30℃静置3~5d；
（3）收集并处理获得细菌纤维素成品，
收集步骤（2）中发酵液表面的细菌纤维素膜，用去离子水先洗涤1~2遍，再用0.1%的NaOH洗涤3~4次，最后用去离子水反复清洗至pH 7.0左右，真空冷冻干燥后即为细菌纤维素成品。
总体而言，本申请较为充分的利用了烟草废弃物，创新性的将烟草废弃物作为细菌纤维素的生产原料，一方面降低了烟草废弃物处理成本，另一方面开拓了细菌纤维素生产原料来源，因而具有较好的应用价值。而进一步通过培养基配方的优化，可较好提升细菌纤维素产量，显示出较好的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请做进一步的解释说明，在介绍具体实施例前，就下述实施例中涉及部分实验背景情况简要介绍说明如下。
烟草材料：烟叶烟沫，属于烟草生产过程中废料，取自河南中烟工业有限责任公司所属烟厂某车间；
发酵菌株：下述实施例中所采用产细菌纤维素菌株为保藏号ATCC23767的木醋杆菌菌株；该菌株为可公开获得性菌株，实际生产应用时，也可采用其他类型菌株进行生产实验；
生物酶：下述实施例中所采用淀粉酶酶活为100 kU/g（100000U/g），蛋白酶酶活同样为100 kU/g（100000 U/g），均为无锡杰能科公司产品。
实施例1
本实施例所提供的利用烟草浸提液所制备的细菌纤维素制备用培养基，通过如下步骤制备获得。
（1）制备烟草浸提液，取烟草原料，加入烟草原料6倍质量的水，在70 ℃下浸提60min，收集浸提液自然冷却到室温后备用；
（2）酶解处理浸提液，在步骤（1）的浸提液中加入淀粉酶和蛋白酶进行酶解处理，具体而言：每升烟草浸提液中，淀粉酶和蛋白酶的加入量均为100kU，酶解处理60 min，煮沸灭活；
（3）添加营养物，将步骤（2）酶解处理后浸提物进行离心，取上清，以质量体积比计，每毫升烟草浸提液含：0.15% MgSO4、0.01% FeSO4、5.0% 蛋白胨、5.0% 酵母膏，灭菌后加入4%无水乙醇。
即：每升烟草浸提液中，MgSO4 1.5 g、FeSO4 0.1 g、蛋白胨 50 g、酵母膏 50 g，灭菌后加入40 g无水乙醇。
利用本实施例所提供培养基的细菌纤维素制备方法，具体包括如下步骤：
（1）将发酵菌株接种于种子培养基中，28℃培养24 h制备种子液；
所述种子培养基为液态培养基，每升配方为：蛋白胨 5 g，酵母提取物 5 g，葡萄糖 5 g， 甘露糖 5 g， MgSO4∙7H2O 1 g，灭菌后加入无水乙醇 5 mL；
（2）发酵制备细菌纤维素，将步骤（1）中种子液按10%接种量，接种到细菌纤维素制备用培养基中，先30℃静置1d，再30℃、180 rpm振荡培养2d，再30℃静置4d；
（3）收集并处理获得细菌纤维素成品，收集步骤（2）中发酵液表面的细菌纤维素膜，然后用去离子水先洗涤1~2遍，再用0.1%的NaOH洗涤3~4次，再用去离子水反复洗涤到pH7.0左右，真空冷冻干燥后即为细菌纤维素成品。
实施例2
本实施例所提供的利用烟草浸提液所制备的细菌纤维素制备用培养基，与实施例1相比，省略了酶解处理和添加营养物处理步骤，仅将浸提后烟草浸提液作为培养基应用。
发酵生产细菌纤维素时，具体处理过程同实施例1。
对实施例1、2所制备细菌纤维素产量进行对比，结果如下表所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
从上述数据对比可以看出，烟草浸提液虽然也可直接用于生产制备细菌纤维素，但进一步经酶解处理和营养调节后，可大幅提升细菌纤维素产量，表现出较好的应用效果。

Claims (3)

1.一种细菌纤维素制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备种子液，
将发酵菌株接种于种子培养基中，28℃培养24h制备种子液；
所述发酵菌株为：保藏号ATCC23767的木醋杆菌菌株；
所述种子培养基，每升配方为：多聚蛋白胨 5 g，酵母提取物 5 g，葡萄糖 5 g，甘露醇5 g， 7H2O·MgSO4 1 g，去离子水定容至1 L，灭菌后，加入5 mL无水乙醇；
（2）发酵制备细菌纤维素，
将步骤（1）中种子液按10%接种量，接种到细菌纤维素制备用培养基中；
先30℃静置1 d，再30℃、180rpm振荡培养2d，再30℃静置4d；
所述细菌纤维素制备用培养基，通过如下步骤制备获得：
（a）制备烟草浸提液，取烟草原料，加入烟草原料6倍质量的水，在70℃浸提60min，收集浸提液自然冷却到室温后备用；
（b）酶解处理浸提液，在步骤（a）的浸提液中加入淀粉酶和蛋白酶进行酶解处理，酶解处理后，煮沸灭活后备用；
每升烟草浸提液中，淀粉酶和蛋白酶的加入量均以100kU计，30~50℃酶解处理60 min；
（c）添加营养物，将步骤（b）酶解处理后浸提物进行离心，取上清，以质量体积百分比计，每毫升烟草浸提液含：0.15% MgSO4、0.01% FeSO4、5.0% 蛋白胨、5.0% 酵母膏，灭菌后加入4%无水乙醇；
（3）收集并处理获得细菌纤维素成品，
收集步骤（2）中发酵液表面的细菌纤维素膜，洗涤、干燥后即为细菌纤维素成品。
2.如权利要求1所述细菌纤维素制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述洗涤具体为：先用去离子水先洗涤1~2遍，再用0.1%的NaOH洗涤3~4次，最后用去离子水清洗至pH 7.0；所述干燥为真空冷冻干燥。
3.利用权利要求1或2所述细菌纤维素制备方法所制备细菌纤维素。
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