CN112358985B - 普沙根瘤菌及其在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用 - Google Patents
普沙根瘤菌及其在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于微生物发酵,特别是指一种普沙根瘤菌及其在制备水溶性β‑1,3葡聚糖中的应用。包括将保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌接种到灭菌后且含有碳源、氮源及其它必要营养物质的培养液中、在温度为28℃~32℃条件下通气搅拌发酵、当发酵周期不超过70小时发酵结束制成含有β‑1,3葡聚糖的发酵液等工艺步骤,本发明解决了现有技术存在的存在工艺繁琐、产品收率低等问题,具有收率高、产品粘度高且水溶性好、发酵成本低等优点。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵,特别是指一种普沙根瘤菌及其在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用。
背景技术
β-1,3葡聚糖是一类具有以β-1,3糖苷键连接的具有多种生物活性的葡萄糖聚合物,它不仅在生物体内发挥多种生物活性,在各种生物间的相互影响过程中也具有多种功能,是一种活性强、毒副作用低的高效生物反应调节因子,具有独特的生理和药理活性。目前,生物医学界普遍认为β-1,3葡聚糖具有清肠、降低胆固醇、调节血糖、提高免疫力等四大生理作用。由于β-1,3葡聚糖的具有调节血糖、提高免疫力、抗肿瘤、抗感染、抗氧化的作用,已引起了全世界的广泛关注。
自1958年Brande报道了酵母细胞壁多糖具有抗肿瘤作用以来,人们对β-1,3葡聚糖的来源、化学结构及生物活性进行了深入细致的研究并己取得了丰硕的成果。β-1,3葡聚糖广泛地分布于真菌、细菌和植物体内,传统上β-1,3葡聚糖是从香菇、酵母、燕麦、青稞中提取获得,如香菇多糖、云芝多糖、猴头菇多糖、裂褶菌多糖、酵母多糖、燕麦葡聚糖等。但大多数β-1,3葡聚糖水溶性较低,如酵母葡萄糖和可得然胶都是以β-1,3糖苷键构成的水不溶性多糖,香菇多糖在水中的溶解度也不高,β-1,3葡聚糖的水溶性直接影响着其功效的发挥。
β-1,3葡聚糖的纯度是影响其功效发挥的又一因素,纯度越高功效越强,在医药领域、化妆品领域、食品保健领域均需要有较高纯度的β-1,3葡聚糖。近年来采用发酵法生产β-1,3葡聚糖,大大拓宽了β-1,3葡聚糖的来源,但目前所报道的文献中发酵收率较低,且由于发酵液的高粘度性,且含有大量的菌体蛋白、核酸、色素、金属离子及其他杂质等,使产品纯化存在一定难度。目前高纯度β-1,3葡聚糖的市场售价约20000-30000元/kg,极大限制了β-1,3葡聚糖的推广和应用。
申请人检索的对比文献包括:
公开号为CN106434495A的专利文献中公开了用菩萨根瘤菌制取β-1,3葡聚糖发酵液的方法,发酵收率达到5.0g-5.5g/L,粘度可达1550-1630cp,未涉及发酵液提取纯化,使产品纯度偏低。
公开号为CN101935623A公开了利用土壤杆菌ZX09生产水溶性β-1,3葡聚糖的方法,土壤杆菌ZX09在山东东营的盐土中分离得到。以蔗糖或乳糖为碳源能很好地生长,可以利用的碳源为D-葡萄糖、D-果糖、D-甘露糖或D-木糖,不能利用碳源为麦芽糖。发酵周期为48-72小时,发酵48小时后的发酵液最高粘度可达到20000mPa·s(NDJ-1RotationalViscometer,Rotor为3,RPM为6,上海天平仪器厂)。并对β-1,3葡聚糖进行了纯化,但其纯化方法需将发酵液→醇沉→溶解→sevag法去蛋白3次→醇沉→溶解→过DEAE纤维素和琼脂糖凝胶→醇沉→干燥→粉碎,该现有技术存在的问题一是未对发酵收率进行说明;二是存在提取过程繁琐、成本高、提取率低,不适合工业化生产的缺点。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种具有较好水溶性β-1,3葡聚糖生产能力的普沙根瘤菌。
本发明的目的之二是提供一种利用普沙根瘤菌制取水溶性β-1,3葡聚糖的方法。发酵培养液中使用蔗糖为碳源;发酵过程采用通风量分段控制且在发酵过程中补料等技术手段,更有利于菌种的生长代谢,该方法收率明显优于现有技术,且所得到的β-1,3葡聚糖水溶性好。
本发明的整体技术构思是:
一种普沙根瘤菌,其拉丁文名称为Rhizobium pusense,保藏编号为CGMCCNo.19764。
本发明中的普沙根瘤菌,其拉丁文名称为Rhizobium pusense,保藏编号为CGMCCNo.19764。申请人已于2020年5月6日提交位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏,该保藏单位简称CGMCC。
本发明中的普沙根瘤菌是这样获得的:
申请人在河北省衡水市衡水湖湿地采样分离纯化后得到一株产水溶性β-1,3葡聚糖的普沙根瘤菌(Rhizobium pusense),经γ射线、磁、抗生素抑制复合诱变后得到。
该菌种的形态特征及生理生化特征如下:
该菌为革兰氏阴性菌、棒状,菌落为乳白色、圆形、光滑、粘液状。可利用蔗糖、葡萄糖等碳源,利用有机氮、无机氮为氮源,该菌种可以高产水溶性β-1,3葡聚糖。
普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用。
本发明的具体技术构思还有:
普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,包括如下工艺步骤:
A、将保藏编号为CGMCC No.19764、拉丁文名称为Rhizobium pusense的普沙根瘤菌接种到灭菌后且含有碳源、氮源及其它必要营养物质的培养液中;
B、在温度为28℃~32℃条件下通气搅拌发酵;
C、当发酵周期不超过70小时发酵结束制成含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
为更有利于菌种的生长并合成终产物,本发明中培养普沙根瘤菌的培养液中优选的碳源及氮源是,所述的步骤A的培养液中的碳源选用蔗糖;氮源选自大豆分离蛋白、氨水、硝酸铵、蛋白胨与酵母粉的混合物中的一种或其结合。
更为优选的是采用如下培养基对普沙根瘤菌进行培养,所述的步骤A中培养液含有如下质量百分含量的组份:
蔗糖5.0%~6.0%;大豆分离蛋白0.15%~0.3%;磷酸二氢钠0.1%~0.2%;硝酸钠0.15%~0.3%;硫酸镁0.015%~0.025%;硫酸亚铁0.001%~0.0015%;氯化锌0.0005%~0.001%;消泡剂0.03%~0.05%;pH=6.8~7.5。
为保持菌种的活性,以利于生长及合成产物,优选的技术实现手段是:步骤A是将保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌进行活化处理后接种于发酵培养液,具体条件为:将低温保存、保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌接种到含有以下质量百分含量原料成分的活化培养基中,在28℃~32℃、180-220转/分钟的条件下活化16小时~24小时;
蔗糖0.8%~1.2%;蛋白胨0.2%~0.4%;酵母粉0.05%~0.12%;磷酸二氢钠0.08%~0.12%;硝酸钠0.2%~0.3%;硫酸镁0.15%~0.25%;硫酸亚铁0.001%~0.0015%;氯化锌0.0005%~0.001%;消泡剂0.005%~0.01%。
为便于实现工业化生产,优选的技术方案是,所述的步骤A是将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经过扩大培养后,按照种子液:培养液的体积百分比为8%~12%的接种量接种于培养液中。
更为优选的技术方案是,所述的扩大培养过程包括:
(1)将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经扩大培养后制成种子液;
(2)将制成的种子液按种子液:发酵液的体积百分比为8%~12%的接种量接入发酵罐内灭菌后的培养液中,进行通气发酵。
所述的扩大培养过程步骤(1)中制备种子液的工艺条件是:将活化的种子液按按质量百分比浓度8%~12%的量接种到含有以下原料组分的培养基中,在28℃~32℃,风量20立方米/小时~100立方米/小时,罐压0.008兆帕~0.12兆帕的条件下培养20小时~30小时;
蔗糖0.8%~1.2%;蛋白胨0.2%~0.4%;酵母粉0.05%~0.1%;大豆分离蛋白0.04%~0.08%;磷酸二氢钠0.08%~0.12%;硝酸钠0.2%~0.3%;硫酸镁0.15%~0.25%;硫酸亚铁0.001%~0.0015%;氯化锌0.0005%~0.001%;消泡剂0.003%~0.005%。
为利于菌种生长及代谢,优选的技术实现手段是,所述的步骤B包括如下工艺步骤:
0~20小时:通风量为600立方米/小时~1500立方米/小时;
21~50小时:通风量为1500立方米/小时~2000立方米/小时;
51小时~放罐:通风量为2000立方米/小时~2800立方米/小时;
发酵周期不超过70小时含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
更为有效的技术手段是,所述的步骤B中进行通气搅拌发酵过程中进行补料,补料的技术条件如下:
发酵20~24小时按发酵液体积0.04%~0.06%的比例补入百分比浓度为10%~20%的发酵促进剂,发酵促进剂选用双氧水、蔗糖脂肪酸酯、吐温中的一种或其结合;
发酵周期28~32小时按发酵液体积0.08%~0.09%的比例补入百分比浓度为15%~25%的氮源,氮源选用氨水、硝酸铵中的一种或其结合,在发酵过程中调整发酵液pH=6.8~7.5,罐压0.02兆帕~0.05兆帕。
调整发酵液pH采用氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。
为进一步提高β-1,3葡聚糖的品质及纯度,以提高其工业化利用度,优选的技术方案是,还包括一步骤D,该步骤的工艺条件如下:
D、将步骤C中制备的含有β-1,3葡聚糖的发酵液分离纯化制成β-1,3葡聚糖。
所述的分离纯化包括如下步骤:
(1)对步骤C制备含有β-1,3葡聚糖的发酵液进行预处理,具体条件如下:
将步骤C中制成的发酵液稀释3~5倍,将稀释后的发酵液升温至70℃~90℃,用质量百分比浓度为10%~20%氯乙酸调pH=4.0~5.0,在稀释后的发酵液中按体积比加入质量百分比浓度0.1%~0.5%的高锰酸钾溶液反应20分钟~40分钟,加入占上述溶液质量0.2%~0.8%的活性碳反应20分钟~40分钟,分别加入其总体0.5%~0.8%的硅藻土和珍珠盐;
(2)过滤浓缩;
(3)干燥粉碎。
分离纯化中优选的技术实现手段是:
所述的过滤浓缩是将步骤D的工序(2)是将工序(1)中制备的物料经板框过滤、微滤膜除杂、纳滤浓缩至固含量质量百分比浓度约4.5%~10.0%,加入质量百分比浓度为90%~95%乙醇或异丙醇进行沉淀,在转速为2000转/分钟~2500转/分钟的卧螺式离心机离心收集沉淀,得β-1,3葡聚糖湿料。
所述的板框过滤孔径为100~200目,微滤膜除杂的条件为0.2~0.8微米,纳滤浓缩的条件为300~800道尔顿。
所述的干燥粉碎是将步骤D的工序(3)是将步骤(2)中制备的β-1,3葡聚糖湿料在温度为50℃~60℃、真空-0.05Mpa~-0.09Mpa条件下真空干燥,粉碎得到β-1,3葡聚糖。
为验证本发明的技术效果,申请人进行了如下实验:
1.发酵液收率的检测
(1)所用仪器
恒温箱,分析天平(0.001g)。
(2)检测方法
精确称量发酵液100g±2g,加入2倍体积的95%乙醇后,6000转/分钟转速离心15分钟获得固体沉淀,105℃干燥至恒重,称重。
固含量%=称样克数/发酵液质量×100%。
2、β-1,3葡聚糖含量检测:借鉴《酵母β-葡聚糖》(QB/T 4752-2013)中酵母β-1,3葡聚糖含量的检测方法进行检测。
3、蛋白质含量检测:按《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》(GB5009.5)规定的方法检测。
4、根据β-1,3葡聚糖具有水溶性,溶液只要很低的浓度就可产生很高粘度的性能,在目前未见国标的情况下,参照《食品安全国家标准食品添加剂黄原胶》(GB1886.41-2015)中附录A中A.3条款粘度的检测方法,评价β-1,3葡聚糖产品1%KCL粘度值。
本发明所具备的实质性特点和取得的显著技术进步在于:
1、本发明公开了一种普沙根瘤菌CGMCC No.19764,该菌种具有较好的水溶性β-1,3葡聚糖生产能力,且可以利用蔗糖作为碳源,便于工业化生产且成本低廉。
2、采用本发明的方法制备β-1,3葡聚糖,发酵收率高,发酵收率达到42~48g/L,发酵收率较现有技术具有数量级式的提升。
3、发酵过程中采用阶段控温、补入氮源及促进剂、调整pH的技术措施,使发酵控制稳定,促进菌种的生长和代谢。
4、本发明通过发酵高产水溶性β-1,3葡聚糖,生产成本较现有发酵工艺大幅度降低,不受季节和地域限制,具有较强的市场竞争力和广阔的应用前景。
5、采用本发明的方法制取的水溶性β-1,3葡聚糖,具有较高的纯度和较好的粘度特性,纯化后的β-1,3葡聚糖纯度可达90%以上,1%KCL粘度可达1500-1700cp,少量β-1,3葡聚糖即能配成高粘度溶液,可作为增稠剂、悬浮剂等应用于工业、农业、食品、医药、化妆品等行业中。
本发明中的菌种普沙根瘤菌(Rhizobium pusense)CGMCC No.19764,申请人已于2020年5月6日提交位于北京市朝阳区北辰西路1号院3号的中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏,该保藏单位简称CGMCC。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述,但不作为对本发明的限定,本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准,任何依据说明书做出的等效技术手段替换,均不脱离本发明的保护范围。
实施例1
一种普沙根瘤菌,其拉丁文名称为Rhizobium pusense,保藏编号为CGMCCNo.19764。
普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,包括如下工艺步骤:
A、将保藏编号为CGMCC No.19764、拉丁文名称为Rhizobium pusense的普沙根瘤菌接种到灭菌后且含有碳源、氮源及其它必要营养物质的培养液中;
B、在温度为28℃条件下通气搅拌发酵;
C、当发酵周期不超过70小时发酵结束制成含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
所述的步骤A的培养液中的碳源选用蔗糖;氮源选自大豆分离蛋白、氨水、硝酸铵、蛋白胨与酵母粉的混合物中的一种或其结合。
所述的步骤A中培养液含有如下质量百分含量的组份:
蔗糖5.0%%;大豆分离蛋白0.15%%;磷酸二氢钠0.1%;硝酸钠0.15%;硫酸镁0.015%;硫酸亚铁0.001%;氯化锌0.0005%;消泡剂0.03%;pH=6.8。
步骤A是将保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌进行活化处理后接种于发酵培养液,具体条件为:将低温保存、保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌接种到含有以下质量百分含量原料成分的活化培养基中,在28℃、180转/分钟的条件下活化16小时;
蔗糖0.8%;蛋白胨0.2%;酵母粉0.05%;磷酸二氢钠0.08%;硝酸钠0.2%;硫酸镁0.15%;硫酸亚铁0.001%;氯化锌0.0005%;消泡剂0.005%。
所述的步骤A是将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经过扩大培养后,按照种子液:培养液的体积百分比为8%的接种量接种于培养液中。
所述的扩大培养过程包括:
(1)将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经扩大培养后制成种子液;
(2)将制成的种子液按种子液:发酵液的体积百分比为8%~12%的接种量接入发酵罐内灭菌后的培养液中,进行通气发酵。
所述的扩大培养过程步骤(1)中制备种子液的工艺条件是:将活化的种子液按按质量百分比浓度8%的量接种到含有以下原料组分的培养基中,在28℃,风量20立方米/小时,罐压0.008兆帕的条件下培养20小时;
蔗糖0.8%;蛋白胨0.2%;酵母粉0.05%;大豆分离蛋白0.04%;磷酸二氢钠0.08%;硝酸钠0.2%;硫酸镁0.15%;硫酸亚铁0.001%;氯化锌0.0005%;消泡剂0.003%。
所述的步骤B包括如下工艺步骤:
0~20小时:通风量为600立方米/小时;
21~50小时:通风量为1500立方米/小时;
51小时~放罐:通风量为2000立方米/小时;
发酵周期不超过70小时制成含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
所述的步骤B中进行通气搅拌发酵过程中进行补料,补料的技术条件如下:
发酵20小时按发酵液体积0.04%的比例补入百分比浓度为10%的发酵促进剂,发酵促进剂选用双氧水;
发酵周期28小时按发酵液体积0.08%的比例补入百分比浓度为15%的氮源,氮源选用氨水,在发酵过程中调整发酵液pH=6.8,罐压0.02兆帕。
调整发酵液pH采用氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。
还包括一步骤D,该步骤的工艺条件如下:
D、将步骤C中制备的含有β-1,3葡聚糖的发酵液分离纯化制成β-1,3葡聚糖。
所述的分离纯化包括如下步骤:
(1)对步骤C制备含有β-1,3葡聚糖的发酵液进行预处理,具体条件如下:
将步骤C中制成的发酵液稀释3倍,将稀释后的发酵液升温至70℃,用质量百分比浓度为10%氯乙酸调pH=4.0,在稀释后的发酵液中按体积比加入质量百分比浓度0.1%的高锰酸钾溶液反应20分钟,加入占上述溶液质量0.2%的活性碳反应20分钟,分别加入其总体0.5%的硅藻土和珍珠盐;
(2)过滤浓缩;
(3)干燥粉碎。
分离纯化中优选的技术实现手段是:
所述的过滤浓缩是将步骤D的工序(2)是将工序(1)中制备的物料经板框过滤、微滤膜除杂、纳滤浓缩至固含量质量百分比浓度约4.5%,加入质量百分比浓度为90%乙醇或异丙醇进行沉淀,在转速为2000转/分钟的卧螺式离心机离心收集沉淀,得β-1,3葡聚糖湿料。
所述的板框过滤孔径为100,微滤膜除杂的条件为0.2微米,纳滤浓缩的条件为300道尔顿。
所述的干燥粉碎是将步骤D的工序(3)是将步骤(2)中制备的β-1,3葡聚糖湿料在温度为50℃、真空-0.05Mpa条件下真空干燥,粉碎得到β-1,3葡聚糖。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于:
普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,包括如下工艺步骤:
A、将保藏编号为CGMCC No.19764、拉丁文名称为Rhizobium pusense的普沙根瘤菌接种到灭菌后且含有碳源、氮源及其它必要营养物质的培养液中;
B、在温度为32℃条件下通气搅拌发酵;
C、当发酵周期不超过70小时发酵结束制成含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
所述的步骤A中培养液含有如下质量百分含量的组份:
蔗糖6.0%;大豆分离蛋白0.3%;磷酸二氢钠0.2%;硝酸钠0.3%;硫酸镁0.025%;硫酸亚铁0.0015%;氯化锌0.001%;消泡剂0.05%;pH=7.5。
步骤A是将保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌进行活化处理后接种于发酵培养液,具体条件为:将低温保存、保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌接种到含有以下质量百分含量原料成分的活化培养基中,在32℃、220转/分钟的条件下活化24小时;
蔗糖1.2%;蛋白胨0.4%;酵母粉0.12%;磷酸二氢钠0.12%;硝酸钠0.3%;硫酸镁0.25%;硫酸亚铁0.0015%;氯化锌0.001%;消泡剂0.01%。
所述的步骤A是将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经过扩大培养后,按照种子液:培养液的体积百分比为12%的接种量接种于培养液中。
所述的扩大培养过程包括:
(1)将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经扩大培养后制成种子液;
(2)将制成的种子液按种子液:发酵液的体积百分比为12%的接种量接入发酵罐内灭菌后的培养液中,进行通气发酵。
所述的扩大培养过程步骤(1)中制备种子液的工艺条件是:将活化的种子液按按质量百分比浓度12%的量接种到含有以下原料组分的培养基中,在32℃,风量100立方米/小时,罐压0.12兆帕的条件下培养30小时;
蔗糖1.2%;蛋白胨0.4%;酵母粉0.1%;大豆分离蛋白0.08%;磷酸二氢钠0.12%;硝酸钠0.3%;硫酸镁0.25%;硫酸亚铁0.0015%;氯化锌0.001%;消泡剂0.005%。
所述的步骤B包括如下工艺步骤:
0~20小时:通风量为1500立方米/小时;
21~50小时:通风量为2000立方米/小时;
51小时~放罐:通风量为2800立方米/小时;
发酵周期不超过70小时制成含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
所述的步骤B中进行通气搅拌发酵过程中进行补料,补料的技术条件如下:
发酵24小时按发酵液体积0.06%的比例补入百分比浓度为20%的发酵促进剂,发酵促进剂选用双氧水、蔗糖脂肪酸酯、吐温中的一种或其结合;
发酵周期32小时按发酵液体积0.09%的比例补入百分比浓度为25%的氮源,氮源选用氨水、硝酸铵中的一种或其结合,在发酵过程中调整发酵液pH=7.5,罐压0.05兆帕。
调整发酵液pH采用氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。
为进一步提高β-1,3葡聚糖的品质及纯度,以提高其工业化利用度,优选的技术方案是,还包括一步骤D,该步骤的工艺条件如下:
D、将步骤C中制备的含有β-1,3葡聚糖的发酵液分离纯化制成β-1,3葡聚糖。
所述的分离纯化包括如下步骤:
(1)对步骤C制备含有β-1,3葡聚糖的发酵液进行预处理,具体条件如下:
将步骤C中制成的发酵液稀释5倍,将稀释后的发酵液升温至90℃,用质量百分比浓度为20%氯乙酸调pH=5.0,在稀释后的发酵液中按体积比加入质量百分比浓度0.5%的高锰酸钾溶液反应40分钟,加入占上述溶液质量0.8%的活性碳反应40分钟,分别加入其总体0.8%的硅藻土和珍珠盐;
(2)过滤浓缩;
(3)干燥粉碎。
分离纯化中优选的技术实现手段是:
所述的过滤浓缩是将步骤D的工序(2)是将工序(1)中制备的物料经板框过滤、微滤膜除杂、纳滤浓缩至固含量质量百分比浓度约10.0%,加入质量百分比浓度为95%乙醇或异丙醇进行沉淀,在转速为2500转/分钟的卧螺式离心机离心收集沉淀,得β-1,3葡聚糖湿料。
所述的板框过滤孔径为200目,微滤膜除杂的条件为0.8微米,纳滤浓缩的条件为800道尔顿。
所述的干燥粉碎是将步骤D的工序(3)是将步骤(2)中制备的β-1,3葡聚糖湿料在温度为60℃、真空-0.09Mpa条件下真空干燥,粉碎得到β-1,3葡聚糖。
其余内容与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于:
普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,包括如下工艺步骤:
A、将保藏编号为CGMCC No.19764、拉丁文名称为Rhizobium pusense的普沙根瘤菌接种到灭菌后且含有碳源、氮源及其它必要营养物质的培养液中;
B、在温度为30℃条件下通气搅拌发酵;
C、当发酵周期不超过70小时发酵结束制成含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
所述的步骤A中培养液含有如下质量百分含量的组份:
蔗糖5.5%;大豆分离蛋白0.22%;磷酸二氢钠0.15%;硝酸钠0.22%;硫酸镁0.02%;硫酸亚铁0.0013%;氯化锌0.0008%;消泡剂0.04%;pH=7.1。
步骤A是将保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌进行活化处理后接种于发酵培养液,具体条件为:将低温保存、保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌接种到含有以下质量百分含量原料成分的活化培养基中,在30℃、200转/分钟的条件下活化20小时;
蔗糖1%;蛋白胨0.24%;酵母粉0.085%;磷酸二氢钠0.1%;硝酸钠0.25%;硫酸镁0.2%;硫酸亚铁0.0013%;氯化锌0.0008%;消泡剂0.007%。
所述的步骤A是将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经过扩大培养后,按照种子液:培养液的体积百分比为10%的接种量接种于培养液中。
所述的扩大培养过程包括:
(1)将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经扩大培养后制成种子液;
(2)将制成的种子液按种子液:发酵液的体积百分比为10%的接种量接入发酵罐内灭菌后的培养液中,进行通气发酵。
所述的扩大培养过程步骤(1)中制备种子液的工艺条件是:将活化的种子液按按质量百分比浓度10%的量接种到含有以下原料组分的培养基中,在30℃,风量6立方米/小时,罐压0.008兆帕~0.12兆帕的条件下培养25小时;
蔗糖1%;蛋白胨0.3%;酵母粉0.07%;大豆分离蛋白0.06%;磷酸二氢钠0.1%;硝酸钠0.25%;硫酸镁0.2%;硫酸亚铁0.0012%;氯化锌0.0008%;消泡剂0.004%。
所述的步骤B包括如下工艺步骤:
0~20小时:通风量为1000立方米/小时;
21~50小时:通风量为1750立方米/小时;
51小时~放罐:通风量为2400立方米/小时;
发酵周期不超过70小时含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
所述的步骤B中进行通气搅拌发酵过程中进行补料,补料的技术条件如下:
发酵22小时按发酵液体积0.05%的比例补入百分比浓度为15%的发酵促进剂,发酵促进剂选用双氧水、蔗糖脂肪酸酯、吐温中的一种或其结合;
发酵周期30小时按发酵液体积0.085%的比例补入百分比浓度为20%的氮源,氮源选用氨水、硝酸铵中的一种或其结合,在发酵过程中调整发酵液pH=7.0,罐压0.035兆帕。
调整发酵液pH采用氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。
所述的分离纯化包括如下步骤:
(1)对步骤C制备含有β-1,3葡聚糖的发酵液进行预处理,具体条件如下:
将步骤C中制成的发酵液稀释4倍,将稀释后的发酵液升温至80℃,用质量百分比浓度为15%氯乙酸调pH=4.5,在稀释后的发酵液中按体积比加入质量百分比浓度0.3%的高锰酸钾溶液反应30,加入占上述溶液质量0.4%的活性碳反应30分钟,分别加入其总体0.65%的硅藻土和珍珠盐;
(2)过滤浓缩;
(3)干燥粉碎。
分离纯化中优选的技术实现手段是:
所述的过滤浓缩是将步骤D的工序(2)是将工序(1)中制备的物料经板框过滤、微滤膜除杂、纳滤浓缩至固含量质量百分比浓度约7.0%,加入质量百分比浓度为92%乙醇或异丙醇进行沉淀,在转速为2200转/分钟的卧螺式离心机离心收集沉淀,得β-1,3葡聚糖湿料。
所述的板框过滤孔径为150目,微滤膜除杂的条件为0.5微米,纳滤浓缩的条件为550道尔顿。
所述的干燥粉碎是将步骤D的工序(3)是将步骤(2)中制备的β-1,3葡聚糖湿料在温度为55℃、真空-0.07Mpa条件下真空干燥,粉碎得到β-1,3葡聚糖。
其余内容与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于:
普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,包括如下工艺步骤:
A、将保藏编号为CGMCC No.19764、拉丁文名称为Rhizobium pusense的普沙根瘤菌接种到灭菌后且含有碳源、氮源及其它必要营养物质的培养液中;
B、在温度为29℃条件下通气搅拌发酵;
C、当发酵周期不超过70小时发酵结束制成含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
所述的步骤A的培养液中的碳源选用蔗糖;氮源选自大豆分离蛋白、氨水、硝酸铵、蛋白胨与酵母粉的混合物中的一种或其结合。
所述的步骤A中培养液含有如下质量百分含量的组份:
蔗糖5.2%;大豆分离蛋白0.18%;磷酸二氢钠0.12%;硝酸钠0.18%;硫酸镁0.018%;硫酸亚铁0.0011%;氯化锌0.0006%;消泡剂0.035%;pH=7.0。
步骤A是将保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌进行活化处理后接种于发酵培养液,具体条件为:将低温保存、保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌接种到含有以下质量百分含量原料成分的活化培养基中,在29℃、190转/分钟的条件下活化18小时;
蔗糖0.9%;蛋白胨0.25%;酵母粉0.06%;磷酸二氢钠0.09%;硝酸钠0.22%;硫酸镁0.18%;硫酸亚铁0.0011%;氯化锌0.0006%;消泡剂0.007%。
所述的步骤A是将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经过扩大培养后,按照种子液:培养液的体积百分比为9%的接种量接种于培养液中。
所述的扩大培养过程包括:
(1)将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经扩大培养后制成种子液;
(2)将制成的种子液按种子液:发酵液的体积百分比为9%的接种量接入发酵罐内灭菌后的培养液中,进行通气发酵。
所述的扩大培养过程步骤(1)中制备种子液的工艺条件是:将活化的种子液按按质量百分比浓度9%的量接种到含有以下原料组分的培养基中,在29℃,风量40立方米/小时,罐压0.009兆帕的条件下培养22小时;
蔗糖0.9%;蛋白胨0.25%;酵母粉0.06%;大豆分离蛋白0.05%;磷酸二氢钠0.09%;硝酸钠0.22%;硫酸镁0.18%;硫酸亚铁0.0011%;氯化锌0.0008%;消泡剂0.0035%。
所述的步骤B包括如下工艺步骤:
0~20小时:通风量为800立方米/小时;
21~50小时:通风量为1600立方米/小时;
51小时~放罐:通风量为2200立方米/小时;
发酵周期不超过70小时制成含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
所述的步骤B中进行通气搅拌发酵过程中进行补料,补料的技术条件如下:
发酵21小时按发酵液体积0.045%的比例补入百分比浓度为13%的发酵促进剂,发酵促进剂选用双氧水、蔗糖脂肪酸酯、吐温中的一种或其结合;
发酵周期29小时按发酵液体积0.082%的比例补入百分比浓度为16%的氮源,氮源选用氨水、硝酸铵中的一种或其结合,在发酵过程中调整发酵液pH=6.9,罐压0.025兆帕。
调整发酵液pH采用氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。
所述的分离纯化包括如下步骤:
(1)对步骤C制备含有β-1,3葡聚糖的发酵液进行预处理,具体条件如下:
将步骤C中制成的发酵液稀释3。5倍,将稀释后的发酵液升温至75℃,用质量百分比浓度为13%氯乙酸调pH=4.2,在稀释后的发酵液中按体积比加入质量百分比浓度0.2%的高锰酸钾溶液反应25分钟,加入占上述溶液质量0.3%的活性碳反应25分钟,分别加入其总体0.55%的硅藻土和珍珠盐;
(2)过滤浓缩;
(3)干燥粉碎。
分离纯化中优选的技术实现手段是:
所述的过滤浓缩是将步骤D的工序(2)是将工序(1)中制备的物料经板框过滤、微滤膜除杂、纳滤浓缩至固含量质量百分比浓度约5.0%,加入质量百分比浓度为91%乙醇或异丙醇进行沉淀,在转速为2100转/分钟的卧螺式离心机离心收集沉淀,得β-1,3葡聚糖湿料。
所述的板框过滤孔径为110目,微滤膜除杂的条件为0.3微米,纳滤浓缩的条件为400道尔顿。
所述的干燥粉碎是将步骤D的工序(3)是将步骤(2)中制备的β-1,3葡聚糖湿料在温度为52℃、真空-0.06Mpa条件下真空干燥,粉碎得到β-1,3葡聚糖。
其余内容与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于:
普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,包括如下工艺步骤:
A、将保藏编号为CGMCC No.19764、拉丁文名称为Rhizobium pusense的普沙根瘤菌接种到灭菌后且含有碳源、氮源及其它必要营养物质的培养液中;
B、在温度为31℃条件下通气搅拌发酵;
C、当发酵周期不超过70小时发酵结束制成含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
所述的步骤A的培养液中的碳源选用蔗糖;氮源选自大豆分离蛋白、氨水、硝酸铵、蛋白胨与酵母粉的混合物中的一种或其结合。
所述的步骤A中培养液含有如下质量百分含量的组份:
蔗糖5.8%;大豆分离蛋白0.25%;磷酸二氢钠0.18%;硝酸钠0.18%;硫酸镁0.022%;硫酸亚铁0.0014%;氯化锌0.0009%;消泡剂0.045%;pH=7.3。
步骤A是将保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌进行活化处理后接种于发酵培养液,具体条件为:将低温保存、保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌接种到含有以下质量百分含量原料成分的活化培养基中,在31℃、210转/分钟的条件下活化22小时;
蔗糖1.1%;蛋白胨0.35%;酵母粉0.10%;磷酸二氢钠0.11%;硝酸钠0.28%;硫酸镁0.21%;硫酸亚铁0.0014%;氯化锌0.0009%;消泡剂0.008%。
所述的步骤A是将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经过扩大培养后,按照种子液:培养液的体积百分比为11%的接种量接种于培养液中。
所述的扩大培养过程包括:
(1)将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经扩大培养后制成种子液;
(2)将制成的种子液按种子液:发酵液的体积百分比为8%~12%的接种量接入发酵罐内灭菌后的培养液中,进行通气发酵。
所述的扩大培养过程步骤(1)中制备种子液的工艺条件是:将活化的种子液按按质量百分比浓度8%~12%的量接种到含有以下原料组分的培养基中,在31℃,风量80立方米/小时,罐压0.11兆帕的条件下培养28小时;
蔗糖1.1%;蛋白胨0.35%;酵母粉0.09%;大豆分离蛋白0.07%;磷酸二氢钠0.11%;硝酸钠0.28%;硫酸镁0.22%;硫酸亚铁0.0014%;氯化锌0.0009%;消泡剂0.0045%。
所述的步骤B包括如下工艺步骤:
0~20小时:通风量为1300立方米/小时;
21~50小时:通风量为1900立方米/小时;
51小时~放罐:通风量为2700立方米/小时;
所述的步骤B中进行通气搅拌发酵过程中进行补料,补料的技术条件如下:
发酵23小时按发酵液体积0.055%的比例补入百分比浓度为18%的发酵促进剂,发酵促进剂选用双氧水、蔗糖脂肪酸酯、吐温中的一种或其结合;
发酵周期31小时按发酵液体积0.088%的比例补入百分比浓度为22%的氮源,氮源选用氨水、硝酸铵中的一种或其结合,在发酵过程中调整发酵液pH=7.3,罐压0.04兆帕。
调整发酵液pH采用氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。
所述的分离纯化包括如下步骤:
(1)对步骤C制备含有β-1,3葡聚糖的发酵液进行预处理,具体条件如下:
将步骤C中制成的发酵液稀释4倍,将稀释后的发酵液升温至85℃,用质量百分比浓度为18%氯乙酸调pH=4.8,在稀释后的发酵液中按体积比加入质量百分比浓度0.4%的高锰酸钾溶液反应35分钟,加入占上述溶液质量0.2%~0.8%的活性碳反应35分钟,分别加入其总体0.7%的硅藻土和珍珠盐;
(2)过滤浓缩;
(3)干燥粉碎。
分离纯化中优选的技术实现手段是:
所述的过滤浓缩是将步骤D的工序(2)是将工序(1)中制备的物料经板框过滤、微滤膜除杂、纳滤浓缩至固含量质量百分比浓度约9.0%,加入质量百分比浓度为94%乙醇或异丙醇进行沉淀,在转速为2400转/分钟的卧螺式离心机离心收集沉淀,得β-1,3葡聚糖湿料。
所述的板框过滤孔径为180目,微滤膜除杂的条件为0.7微米,纳滤浓缩的条件为700道尔顿。
所述的干燥粉碎是将步骤D的工序(3)是将步骤(2)中制备的β-1,3葡聚糖湿料在温度为58℃、真空-0.08Mpa条件下真空干燥,粉碎得到β-1,3葡聚糖。
其余内容与实施例1相同。
申请人对实施例1-5中的发酵收率及所制备的产品粘度进行了检测,相关结果如下:
Claims (17)
1.一种普沙根瘤菌,其特征在于其拉丁文名称为Rhizobium pusense,保藏编号为CGMCC No.19764。
2.根据权利要求1所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用。
3.根据权利要求2所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于包括如下工艺步骤:
A、将权利要求1所述的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌接种到灭菌后且含有碳源、氮源及其它必要营养物质的培养液中;
B、在温度为28℃~32℃条件下通气搅拌发酵;
C、当发酵周期不超过70小时发酵结束制成含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
4.根据权利要求3所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于所述的步骤A的培养液中的碳源选用蔗糖;氮源选自大豆分离蛋白、氨水、硝酸铵、蛋白胨与酵母粉的混合物中的一种或其结合。
5.根据权利要求3所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于所述的步骤A中培养液含有如下质量百分含量的组份:
蔗糖5.0%~6.0%;大豆分离蛋白0.15%~0.3%;磷酸二氢钠0.1%~0.2%;硝酸钠0.15%~0.3%;硫酸镁0.015%~0.025%;硫酸亚铁0.001%~0.0015%;氯化锌0.0005%~0.001%;消泡剂0.03%~0.05%;pH=6.8~7.5。
6.根据权利要求3所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于步骤A是将保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌进行活化处理后接种于发酵培养液,具体条件为:将低温保存、保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌接种到含有以下质量百分含量原料成分的活化培养基中,在28℃~32℃、180-220转/分钟的条件下活化16小时~24小时;
蔗糖0.8%~1.2%;蛋白胨0.2%~0.4%;酵母粉0.05%~0.12%;磷酸二氢钠0.08%~0.12%;硝酸钠0.2%~0.3%;硫酸镁0.15%~0.25%;硫酸亚铁0.001%~0.0015%;氯化锌0.0005%~0.001%;消泡剂0.005%~0.01%。
7.根据权利要求6所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于所述的步骤A是将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经过扩大培养后,按照种子液:培养液的体积百分比为8%~12%的接种量接种于培养液中。
8.根据权利要求7所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于所述的扩大培养过程包括:
(1)将活化后的保藏编号为CGMCC No.19764的普沙根瘤菌经扩大培养后制成种子液;
(2)将制成的种子液按种子液:发酵液的体积百分比为8%~12%的接种量接入发酵罐内灭菌后的培养液中,进行通气发酵。
9.根据权利要求8所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于所述的扩大培养过程步骤(1)中制备种子液的工艺条件是:将活化的种子液按质量百分比浓度8%~12%的量接种到含有以下原料组分的培养基中,在28℃~32℃,风量20立方米/小时~100立方米/小时,罐压0.008兆帕~0.12兆帕的条件下培养20小时~30小时;
蔗糖0.8%~1.2%;蛋白胨0.2%~0.4%;酵母粉0.05%~0.1%;大豆分离蛋白0.04%~0.08%;磷酸二氢钠0.08%~0.12%;硝酸钠0.2%~0.3%;硫酸镁0.15%~0.25%;硫酸亚铁0.001%~0.0015%;氯化锌0.0005%~0.001%;消泡剂0.003%~0.005%。
10.根据权利要求3所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于所述的步骤B包括如下工艺步骤:
0~20小时:通风量为600立方米/小时~1500立方米/小时;
21~50小时:通风量为1500立方米/小时~2000立方米/小时;
51小时~放罐:通风量为2000立方米/小时~2800立方米/小时;
发酵周期不超过70小时制成含有β-1,3葡聚糖的发酵液。
11.根据权利要求10所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于所述的步骤B中进行通气搅拌发酵过程中进行补料,补料的技术条件如下:
发酵20~24小时按发酵液体积0.04%~0.06%的比例补入百分比浓度为10%~20%的发酵促进剂,发酵促进剂选用双氧水、蔗糖脂肪酸酯、吐温中的一种或其结合;
发酵周期28~32小时按发酵液体积0.08%~0.09%的比例补入百分比浓度为15%~25%的氮源,氮源选用氨水、硝酸铵中的一种或其结合,在发酵过程中调整发酵液pH=6.8~7.5,罐压0.02兆帕~0.05兆帕。
12.根据权利要求11所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于调整发酵液pH采用氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。
13.根据权利要求3所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于还包括一步骤D,该步骤的工艺条件如下:
D、将步骤C中制备的含有β-1,3葡聚糖的发酵液分离纯化制成β-1,3葡聚糖。
14.根据权利要求13所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于所述的分离纯化包括如下步骤:
(1)对步骤C制备含有β-1,3葡聚糖的发酵液进行预处理,具体条件如下:
将步骤C中制成的发酵液稀释3~5倍,将稀释后的发酵液升温至70℃~90℃,用质量百分比浓度为10%~20%氯乙酸调pH=4.0~5.0, 在稀释后的发酵液中按体积比加入质量百分比浓度0.1%~0.5%的高锰酸钾溶液反应20分钟~40分钟,加入占上述溶液质量0.2%~0.8%的活性碳反应20分钟~40分钟,分别加入其总体0.5%~0.8%的硅藻土和珍珠盐;
(2)过滤浓缩;
(3)干燥粉碎。
15.根据权利要求14所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于所述的过滤浓缩是将步骤(1)中制备的物料经板框过滤、微滤膜除杂、纳滤浓缩至固含量质量百分比浓度约4.5%~10.0%,加入质量百分比浓度为90%~95%乙醇或异丙醇进行沉淀,在转速为2000转/分钟~2500转/分钟的卧螺式离心机离心收集沉淀,得β-1,3葡聚糖湿料。
16.根据权利要求15所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于所述的板框过滤孔径为100~200目,微滤膜除杂的条件为0.2~0.8微米,纳滤浓缩的条件为300~800道尔顿。
17.根据权利要求14所述的普沙根瘤菌在制备水溶性β-1,3葡聚糖中的应用,其特征在于所述的干燥粉碎是将步骤(2)中制备的β-1,3葡聚糖湿料在温度为50℃~60℃、真空-0.09Mpa~-0.05Mpa条件下真空干燥,粉碎得到β-1,3葡聚糖。
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CN106434495A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-02-22 | 张星昊 | 一种菩萨根瘤菌及其制取β‑1,3葡聚糖发酵液的方法 |
CN109762858A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-17 | 河北鑫合生物化工有限公司 | 以罗氏阿太菌为菌种生产硬葡聚糖发酵液的方法 |
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2020
- 2020-11-09 CN CN202011237080.4A patent/CN112358985B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106434495A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-02-22 | 张星昊 | 一种菩萨根瘤菌及其制取β‑1,3葡聚糖发酵液的方法 |
CN109762858A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-17 | 河北鑫合生物化工有限公司 | 以罗氏阿太菌为菌种生产硬葡聚糖发酵液的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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Complete genome sequence of Agrobacterium pusense VsBac-Y9, a bacterial symbiont of the dark septate endophytic fungus Veronaeopsis simplex Y34 with potential for improving fungal colonization in roots;Yong Guo;《Journal of Biotechnology》;20181020;第284卷;第31-36页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112358985A (zh) | 2021-02-12 |
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