CN113913354B - 一种促进生黑葡萄糖酸杆菌生长代谢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种促进生黑葡萄糖酸杆菌生长代谢的方法，所述方法包括初步培养、发酵。本发明的方法提高了生黑葡萄糖酸杆菌的生长速度和产糖速率，缩短了山梨糖发酵周期，降低能源消耗，节约成本，减少排放，有利于环保。

Description

一种促进生黑葡萄糖酸杆菌生长代谢的方法
技术领域
本发明涉及一种促进生黑葡萄糖酸杆菌生长代谢的方法，属于生物医药领域。
背景技术
维生素C，又称L-抗坏血酸，是人体必需的一种维生素。Vc应用广泛，常作为抗氧化剂添加于食品、药品、化妆品中。在目前维生素C工业化生产工艺中，由D-山梨醇发酵生成L-山梨糖是维生素C生产工艺路线中不可缺少的一步，工业上一般采用生黑葡萄糖酸杆菌（行业内俗称黑醋菌）作为生产菌。维生素C长期生产实践表明，山梨糖发酵过程中仍存在菌体生长受抑制、发酵周期长、能耗高等制约生产的技术问题，因此改进原有发酵生产工艺，提高L-山梨糖发酵效率是非常必要的。
现有技术存在以下缺点：
（1）生黑葡萄糖酸杆菌的生长速度和产糖速率低；
（2）发酵周期长。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，通过改进培养基，提供一种促进生黑葡萄糖酸杆菌生长代谢的方法，实现以下发明目的：
（1）提高生黑葡萄糖酸杆菌的生长速度和产糖速率；
（2）缩短山梨糖发酵周期；
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种促进生黑葡萄糖酸杆菌生长代谢的方法，所述方法包括摇瓶培养、10L种子罐培养、4*5L发酵罐培养、50L发酵罐培养。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
所述初步培养仅为摇瓶培养或摇瓶培养、种子罐培养；
所述摇瓶培养，将生黑葡萄糖酸杆菌菌落接入摇瓶种子培养基中，装液量25-30%，培养温度30-32℃，摇床转速200-240 rpm，培养完成得到摇瓶种液。
所述生黑葡萄糖酸杆菌，保藏号为GDMCC NO：61006。
所述种子培养基配方：山梨醇140-160g/L、玉米浆干粉3-4g/L、蛋白胨3-4g/L、黄原胶0.5-1.0g/L、卡拉胶0.3-0.7g/L，pH调至4.8～5.1，110-120℃高压灭菌15-25min。
所述种子罐培养，将摇瓶种液按照10-15%的接种量接入种子罐的种子培养基中，培养过程中不控pH，培养温度33-35℃，搅拌速380-320rpm，培养完成得到二级种液。
所述发酵，将摇瓶种液或二级种液按照10-15%的接种量接入发酵罐的发酵培养基中，培养过程中控pH值4.8-5.1，培养温度33-35℃，搅拌速度400-500rpm。
所述发酵培养基配方：山梨醇380-420g/L、玉米浆干粉2.5-3.5g/L、蛋白胨1-2g/L、碳酸钙0.5-1.5g/L、黄原胶0.3-0.7g/L、卡拉胶0.2-0.4g/L，pH调至4.8-5.1，115-125℃高压灭菌15-25min。
与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：
（1）提高了生黑葡萄糖酸杆菌的生长速度和产糖速率；
（2）缩短了山梨糖发酵周期；
（3）降低能源消耗，节约成本；
（4）减少排放，有利于环保。
本发明是通过在L-山梨糖种子培养基和发酵培养基添加外源物质黄原胶和卡拉胶，能够促进生黑葡萄糖酸杆菌想的细胞增殖和细胞代谢，改善了生黑葡萄糖酸杆菌细胞生长状态，提高了种液质量；从而提高了发酵过程中L-山梨糖生成速率，发酵后L-山梨糖含量均大于420g/L，达到了提高发酵效率和缩短发酵周期的目的，推广应用具有良好的经济和社会效益。
本发明所述生黑葡萄糖酸杆菌，拉丁名称为Gluconobacter oxydans subsp.melanogenus，保藏于广东省微生物菌种保藏中心，地址为广州市先烈中路100号大院59号楼5楼，保藏日期为2020年4月29日，保藏编号为GDMCC NO：61006。
具体实施方式
实施例1
（1）初步培养
种子培养：
从长好的茄瓶上洗脱全部生黑葡萄糖酸杆菌菌落，接入摇瓶的空白种子培养基中，种子培养基由原种子培养基中加入黄原胶、卡拉胶制成，每只茄瓶接1个750ml摇瓶，装液量200ml，培养温度31℃，摇床转速220 rpm，山梨糖含量不再继续增长时培养完成，得到摇瓶种液，种子培养时间为20.5h，比现有技术缩短3h，培养结束后的摇瓶种液OD600nm下的吸光度为2.9，山梨糖含量达到170g/L，山梨糖生产速率比之前提高了12.77%；
所述生黑葡萄糖酸杆菌，保藏号为GDMCC NO：61006；
所述原种子培养基配方：山梨醇150g/L、玉米浆干粉3.5g/L、蛋白胨3.5g/L；
所述种子培养基配方：山梨醇150g/L、玉米浆干粉3.5g/L、蛋白胨3.5g/L、黄原胶0.6g/L、卡拉胶0.5g/L，pH调至4.8～5.1，115℃高压灭菌20min。
（2）发酵
将摇瓶种液按照10%的接种量接入发酵罐发酵培养基中，发酵培养基由原发酵培养基中加入黄原胶、卡拉胶制成，培养过程中控pH值4.8-5.1，培养温度34℃，搅拌速度450rpm，山梨糖含量不再继续增长时发酵完成，发酵时间为38h，比现有技术缩短了6h，山梨糖含量达到420g/L，L-山梨糖生产速率比之前提高了13.67％；
所述原发酵培养基配方：山梨醇400g/L、玉米浆干粉3g/L、蛋白胨1.5g/L、碳酸钙1g/L；
所述发酵培养基配方：山梨醇400g/L、玉米浆干粉3g/L、蛋白胨1.5g/L、碳酸钙1g/L、黄原胶0.4g/L、卡拉胶0.3g/L，pH调至4.8-5.1，121℃高压灭菌20min。
实施例2
（1）初步培养
a、种子培养
从长好的茄瓶上洗脱全部生黑葡萄糖酸杆菌菌落，接入摇瓶的空白种子培养基中，种子培养基由原种子培养基中加入黄原胶、卡拉胶制成，每只茄瓶接1个750ml摇瓶，装液量200ml，培养温度31℃，摇床转速220 rpm，山梨糖含量不再继续增长时培养完成，得到摇瓶种液，种子培养时间为21h，比现有技术缩短3h，培养结束后的摇瓶种液OD600nm下的吸光度为3.1，山梨糖含量达到170g/L，山梨糖生产速率比之前提高了12.5%；
所述生黑葡萄糖酸杆菌，保藏号为GDMCC NO：61006；
所述原种子培养基配方：山梨醇150g/L、玉米浆干粉3.5g/L、蛋白胨3.5g/L；
所述种子培养基配方：山梨醇150g/L、玉米浆干粉3.5g/L、蛋白胨3.5g/L、黄原胶0.6g/L、卡拉胶0.5g/L，pH调至4.8～5.1，115℃高压灭菌20min。
b、种子罐培养
将摇瓶种液按照15%的接种量接入种子罐种子培养基中，种子培养基由原种子培养基中加入黄原胶、卡拉胶制成，培养过程中不控pH，培养温度34℃，搅拌速300rpm，山梨糖含量不再继续增长时培养完成，得到二级种液，种子培养时间为18h，比现有技术缩短4h，山梨糖含量达到170g/L，山梨糖生产速率比之前提高了18.19%；
原种子培养基配方：山梨醇150g/L、玉米浆干粉3.5g/L、蛋白胨3.5g/L；
所述种子培养基配方：山梨醇150g/L、玉米浆干粉3.5g/L、蛋白胨3.5g/L、黄原胶0.6g/L、卡拉胶0.5g/L，pH调至4.8～5.1，115℃高压灭菌20min。
（2）发酵
将二级种液按照10%的接种量接入50L发酵罐发酵培养基中，发酵培养基由原发酵培养基中加入黄原胶、卡拉胶制成，过程中控pH值4.8-5.1，培养温度34℃，搅拌速度450rpm/min。发酵结束后，发酵时间为33h，比现有技术缩短了7h，山梨糖含量达到420g/L，山梨糖生产速率比之前提高了17.5％；
所述原发酵培养基配方：山梨醇400g/L、玉米浆干粉3g/L、蛋白胨1.5g/L、碳酸钙1g/L；
所述发酵培养基配方：山梨醇400g/L、玉米浆干粉3g/L、蛋白胨1.5g/L、碳酸钙1g/L、黄原胶0.4g/L、卡拉胶0.3g/L，pH调至4.8-5.1，121℃高压灭菌20min。
对比例1
（1）初步培养
种子培养：
在实施例1的基础上，种子培养基中不加入卡拉胶和黄原胶，其余步骤同实施例1，培养23.5h后山梨糖含量达到170g/L。
（2）发酵
在实施例1的基础上，发酵培养基中不加入卡拉胶和黄原胶，其余步骤同实施例1，培养44h后山梨糖含量达到420g/L。
对比例2
（1）初步培养
a、摇瓶培养
在实施例1的基础上，种子培养基中不加入卡拉胶和黄原胶，其余步骤同实施例1，培养24h后山梨糖含量达到170g/L。
b、种子罐培养
在实施例1的基础上，种子培养基中不加入卡拉胶和黄原胶，其余步骤同实施例1，培养22h后山梨糖含量达到170g/L。
（2）发酵
在实施例1的基础上，发酵培养基中不加入卡拉胶和黄原胶，其余步骤同实施例1，培养40h后山梨糖含量达到420g/L。

Claims (1)

1.一种促进生黑葡萄糖酸杆菌生长代谢的方法，其特征在于，所述方法包括初步培养、发酵；
所述初步培养，仅为摇瓶培养或摇瓶培养、种子罐培养；
所述摇瓶培养，将生黑葡萄糖酸杆菌菌落接入摇瓶种子培养基中，装液量25-30%，培养温度30-32℃，摇床转速200-240rpm，培养完成得到摇瓶种液；
所述生黑葡萄糖酸杆菌，保藏号为GDMCC NO：61006；
所述种子培养基配方：山梨醇140-160g/L、玉米浆干粉3-4g/L、蛋白胨3-4g/L、黄原胶0.5-1.0g/L、卡拉胶0.3-0.7g/L，pH调至4.8～5.1；
所述种子罐培养，将摇瓶种液按照10-15%的接种量接入种子罐的种子培养基中，培养过程中不控pH，培养温度33-35℃，搅拌速380-320rpm，培养完成得到二级种液；
所述发酵，将摇瓶种液或二级种液按照10-15%的接种量接入发酵罐的发酵培养基中，培养过程中控pH值4.8-5.1，培养温度33-35℃，搅拌速度400-500rpm；
所述发酵培养基配方：山梨醇380-420g/L、玉米浆干粉2.5-3.5g/L、蛋白胨1-2g/L、碳酸钙0.5-1.5g/L、黄原胶0.3-0.7g/L、卡拉胶0.2-0.4g/L，pH调至4.8-5.1。
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