CN110699302B - 一种提高纳豆枯草芽孢杆菌生物量的培养方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高纳豆枯草芽孢杆菌生物量的培养方法，包括，在光反应器中加入培养基，高温灭菌后添加无菌葡萄糖水溶液，之后接入1:1的纳豆枯草芽孢杆菌和蛋白核小球藻；在光强50μEm‑ 2s‑1，温度30℃的条件下摇床或通气搅拌进行培养；获得纳豆枯草芽孢杆菌生物质。本发明的一种提高纳豆枯草芽孢杆菌生物量的培养方法通过构建双菌协同共培养体系，延长了纳豆枯草芽孢杆菌细胞生长周期，大幅促进了纳豆枯草芽孢杆菌生物质产量的提升，克服了传统的发酵培养成本高产量低的缺陷。

Description

一种提高纳豆枯草芽孢杆菌生物量的培养方法
技术领域
本发明涉及生物系统与生物加工过程，具体涉及纳豆枯草芽孢杆菌养殖过程中提高其细胞生物量的一种培养方法。
背景技术
纳豆芽孢杆菌，是从一种传统日本发酵食品纳豆中分离纯化的枯草芽孢杆菌亚种，是美国食品药品监督管理局公布的40种益生菌之一，中国在1999年允许纳豆芽孢杆菌直接用作饲料添加剂(胥振国，蔡玉华，范高福，袁星，纳豆芽孢杆菌应用研究进展及开发前景，基因组学与应用生物学，2015年，第34卷，第11期，第2532-2537页)。纳豆芽孢杆菌以其独特的生物活性功能为人类健康做出贡献，它能产生独特溶纤活性的纳豆激酶；其芽孢耐酸碱、耐高温及耐挤压，在饲料制粒过程及酸性胃环境中均能保持高度稳定性；能增强以厌氧菌为优势菌群的肠道正常菌群的生长，促进动物对营养物质的吸收，增强机体免疫力；具有较强的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶活性，能够降解植物性饲料中某些复杂的碳水化合物，从而提高饲料的转化率，等等。纳豆芽孢杆菌在国内外广泛已经用于生物制药，农业及畜牧业等行业。目前对于纳豆枯草芽孢杆菌的研究主要集中在以豆类原料的固体发酵工艺优化以及活性产物纳豆激酶的生物合成方面。要推动纳豆芽孢杆菌益生菌饲料添加剂的产业化发展，提高纳豆芽孢杆菌菌体生物量，是降低生产成本的重要环节之一。而要实现纳豆芽孢杆菌生物量的大幅提高，传统的发酵条件优化技术显然已不能达到显著效果，新型生物合成培养工艺的开发亟待进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳豆枯草芽孢杆菌的培养方法，实现在养殖过程中大幅提高纳豆枯草芽孢杆菌的细胞生物量。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案具体如下：
一种提高纳豆枯草芽孢杆菌生物量的培养方法，包括以下步骤：
S1：在光反应器中加入培养基，高温灭菌后添加无菌葡萄糖水溶液，之后接入一定数量的纳豆枯草芽孢杆菌和蛋白核小球藻；
S2：在一定光强和温度下摇床或通气搅拌进行培养；
S3：获得纳豆枯草芽孢杆菌生物质。
进一步的，S1中的纳豆枯草芽孢杆菌与小球藻的接种个数比为1:1。
进一步的，所述步骤S2中，摇床培养的条件为：将光反应器中置于光强50μEm-2s-1，温度30℃，180r/m的摇床中进行培养。
进一步的，所述步骤S2中，通气搅拌的培养条件为：将光反应器中置于环境光强50μEm-2s-1，温度30℃的条件下，搅拌并通气进行培养，其中，初始搅拌转速200r/m，初始通气量0.1vvm，并通过调节搅拌转速和通气量维持光反应器中的溶氧在一定浓度。
进一步的，所述溶氧浓度为20-30％
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的一种提高纳豆枯草芽孢杆菌生物量的培养方法通过构建双菌协同共培养体系，延长了纳豆枯草芽孢杆菌细胞生长周期，大幅促进了纳豆枯草芽孢杆菌生物质产量的提升，克服了传统的发酵培养过程中普遍存在的生物量不能显著提高，限制纳豆枯草芽孢杆菌菌剂产业化进一步发展的问题。
附图说明
图1是本发明实施例1中的培养体系中纳豆枯草芽孢杆菌细胞浓度的变化曲线；
图2是本发明实施例2中的培养体系中纳豆枯草芽孢杆菌细胞浓度的变化曲线。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明所用蛋白核小球藻为中国科学院淡水藻种库保藏，编号FACHB-5；所用纳豆枯草芽孢杆菌为中国工业微生物菌种保藏管理中心保藏，编号CICC10262。
实施例1
本实施例中提高纳豆枯草芽孢杆菌生物量的培养工艺是在100mL玻璃锥形瓶培养体系中，纳豆枯草芽孢杆菌培养初始0小时时，按照纳豆枯草芽孢杆菌与小球藻藻细胞1:1的接种比例，将纳豆枯草芽孢杆菌接入培养体系的应用。
具体方法为，100mL光反应器加入30mL的BG11培养基，高温灭菌后，添加无菌葡萄糖水溶液至培养基终浓度10g/L，接入4×107个纳豆枯草芽孢杆菌，同时接入4×107个蛋白核小球藻，在光强50μEm-2s-1，温度30℃，180r/m的摇床中进行培养。
附图1所示为单独培养和共培养体系中以细胞浓度表征的枯草芽孢杆菌生物量的变化趋势。如图1可知，单独培养条件下，纳豆枯草芽孢杆菌培养到48h达到最高细胞浓度2.02×1010cells/mL，48h后细胞浓度逐渐下降；而共培养条件下，培养周期120h内，纳豆枯草芽孢杆菌持续生长，120h时达到6.40×1012cells/mL的细胞浓度，可以明显看出共培养工艺条件下，纳豆枯草芽孢杆菌的生物量得到了非常显著的提高，达到了317倍。
实施例2
本实施例中提高纳豆枯草芽孢杆菌生物量的培养工艺是将培养体系放大至5L玻璃发酵罐培养体系，纳豆枯草芽孢杆菌培养初始0小时时，按照纳豆枯草芽孢杆菌与小球藻藻细胞1:1的接种比例，将纳豆枯草芽孢杆菌接入培养体系的应用。
具体方法为，5L光反应器加入3L的BG11培养基，高温灭菌后，添加无菌葡萄糖水溶液至培养基终浓度10g/L，接入4×107个纳豆枯草芽孢杆菌，同时接入4×107个蛋白核小球藻，环境光强50μEm-2s-1，温度30℃，初始搅拌转速200r/m，初始通气量0.1vvm，通过调节搅拌转速和通气量维持溶氧20-30％。
附图2所示为单独培养和共培养体系中以细胞浓度表征的枯草芽孢杆菌生物量的变化趋势。如图2可知，单独培养条件下，纳豆枯草芽孢杆菌培养到48h达到最高细胞浓度2.54×1010cells/mL，48h后细胞浓度逐渐下降；而共培养条件下，培养周期120h内，纳豆枯草芽孢杆菌持续生长，120h时达到7.20×1012cells/mL的细胞浓度，可以看出，放大培养规模后，纳豆枯草芽孢杆菌的最大生物量得到进一步提高，而提高倍数达到了283倍。

Claims (2)

1.一种提高纳豆枯草芽孢杆菌( Bacillus natto) 生物量的培养方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在光反应器中加入培养基，高温灭菌后添加无菌葡萄糖水溶液，之后接入一定数量的纳豆枯草芽孢杆菌和蛋白核小球藻( Chlorella pyrenoidosa) ；纳豆枯草芽孢杆菌与小球藻的接种个数比为1:1；
S2：将光反应器置于光强50μEm-2s-1，温度30℃，180r/m的摇床中进行培养；
或
将光反应器中置于环境光强50μEm-2s-1，温度30℃的条件下，搅拌并通气进行培养，其中，初始搅拌转速200r/m，初始通气量0.1vvm，并通过调节搅拌转速和通气量维持光反应器中的溶氧在一定浓度；
S3：获得纳豆枯草芽孢杆菌生物质。
2.根据权利要求1所述的培养方法，其特征在于，所述溶氧浓度为20-30％。
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