CN114350648B - 一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法 - Google Patents
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Abstract
一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法，属于微生物发酵技术领域。所述方法步骤如下：（1）将活化的黄杆菌接种于种子培养基中培养，制得种子液；（2）将种子液置于稳态强磁场装置接受磁场处理；（3）处理后的种子液接入发酵体系中培养，菌体长宽比减小10‑20%，细胞膜通透性增加10‑20%。与常规形态和通透性调控方法相比，该方法无外源物质或基因引入，生物安全性高，操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法，属于发酵技术领域。
背景技术
微生物液体深层发酵的一个显著特点是菌体形态学特征复杂，受多种因素影响的菌体形态与发酵效率密切相关。调控微生物形态的手段包括：利用基因工程手段敲除、过表达或干扰形态代谢相关基因，如细胞壁合成和骨架蛋白相关基因，从而获得形态优良的菌株。然而微生物宏观形态的建成是多基因多层次互作的结果，对某个或某几个基因进行操作，往往并不能获得理想形态的菌株；调节微生物发酵过程参数，例如接种量、培养基组成、培养pH、搅拌强度、通气量等，达到调控菌体宏观形态进而增加目标物产量的效果。
近年来，随着学科间交叉融合的深入，物理场技术在生物领域也得到了广泛应用。众所周知，无时无处不在的物理场（声、光、电、磁、力、热等）与生命活动存在千丝万缕的联系，如昆虫的趋光性、鸟类的归巢性、鱼类的洄游、特殊微生物的趋磁性等。稳态磁场是一种磁场强度不随时间变化的磁场，在生物医学领域，根据磁感应强度通常分为弱磁场（小于1mT），中等磁场（1mT-1T），强磁场（1-20T）和超强磁场（20T以上）。弱磁场（如地磁场）通常被用来研究甲壳动物、昆虫、鸟类和其他动物的定位和归巢行为，强磁场主要用于医疗磁共振成像仪（MRI），超强磁场多用于材料学和物理学研究，而中等磁场主要用于研究磁场对微生物、细胞、动物、植物等的生物学效应。
从细胞分子水平看，细胞的很多内容物和生物大分子均能够对磁场做出响应。依据生物大分子抗磁各向异性理论，除了DNA 和蛋白质中的芳香环具有抗磁各向异性外，其他规律性排列的肽键抗磁各向异性也赋予了蛋白质和多肽的磁各向异性，例如肽键的轴向排列导致α-螺旋、β-折叠都具有微弱的抗磁各向异性，这为磁场调控微生物形态和细胞膜通透性提供了理论依据。
发明内容
本发明的目的在于提供一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法，将黄杆菌置于稳态强磁场装置中处理12-36h，处理后的黄杆菌经发酵培养，其菌体长宽比减小10-20%，细胞膜通透性增加10-20%。
优选的技术方案为：将黄杆菌活化和种子培养后再置于稳态强磁场装置中；黄杆菌种子培养的时间为12-48 h。
优选的技术方案为：种子培养时使用的种子培养基每升包括：甘油10-15g、葡萄糖5-15 g、鱼粉蛋白胨2-10g、磷酸氢二钾1-3g、氯化钠3-6g、酵母提取物1-2g、七水硫酸镁0.2-0.4g；pH=7.2。
优选的技术方案为：在稳态强磁场装置中处理包括两个阶段：第一阶段的磁感应强度为2-4T，处理时间为4-10h，第二阶段的磁感应强度为4-9T，处理时间为8-26h。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：
本发明利用稳态强磁场调控细菌形态和细胞膜的通透性，进而影响菌体发酵行为，改善胞内外物质传输且，具有操作便捷、生物安全性高等优点，在发酵工程领域有着潜在的应用价值。
附图说明
图1是实施例1中磁场处理与否菌体长宽比分布图。
图2是实施例1中磁场处理与否菌体细胞膜通透性的流式细胞仪检测图。
图3是实施例2中磁场处理与否菌体长宽比分布图。
图4是实施例2中磁场处理与否菌体细胞膜通透性的流式细胞仪检测图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1-4。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例1：一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法
一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法，包括如下步骤：
（1）菌株活化：从冻存的甘油管中挑取一环黄杆菌接种于斜面培养基上，37℃，培养48h。斜面培养基的成分为：甘油10g/L、葡萄糖10g/L、鱼粉蛋白胨5.0g/L、磷酸氢二钾2.3g/L、氯化钠4.5g/L、酵母提取物1.5g/L、七水硫酸镁0.3g/L，琼脂15-20g/L。
（2）种子液制备：从步骤（1）中获得的生长成熟的斜面刮取一环菌苔接种于种子培养基中，37℃，200rpm，培养18 h，制备成黄杆菌种子液。黄杆菌种子培养基成分：甘油10g/L、葡萄糖5 g/L，鱼粉蛋白胨2 g/L、磷酸氢二钾1 g/L，氯化钠3 g/L，酵母提取物1 g/L，七水硫酸镁0.2 g/L，PH=7.2。
（3）磁场处理：种子液经2 T稳态强磁场中处理8 h后，6 T继续处理25 h。
（4）发酵培养：发酵培养基为甘油20g/L，蛋白胨33g/L，磷酸氢二钾2.3g/L，氯化钠4.5g/L，酵母提取物1.5g/L，七水硫酸镁0.3g/L，PH=7.2。将步骤（3）处理后种子液按照2%的接种量接种到装有100mL发酵培养基的500mL挡板摇瓶中，37℃，250rpm培养60 h，观测菌体形态和细胞膜通透性变化。
图1显示磁场处理对菌体形态的影响较大，相较于未经磁场处理，磁场处理后菌体长宽比呈明显减小趋势，减小约14%。图2显示磁场处理后黄杆菌的细胞膜通透性明显增加，增加约16%。
实施例2：一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法
（1）菌株活化：同实施例1
（2）种子液的制备：从步骤（1）中获得的生长成熟的斜面刮取一环菌苔接种于种子培养基中，37℃，200rpm，培养24h，制备成黄杆菌种子液。黄杆菌种子培养基成分：甘油15g/L，葡萄糖10 g/L，鱼粉蛋白胨5.5 g/L，磷酸氢二钾2.5 g/L，氯化钠4 g/L，酵母提取物2g/L，七水硫酸镁0.35 g/L，PH=7.2。
（3）磁场处理：种子液经3 T稳态强磁场中处理10 h后，9T继续处理20 h。
（4）发酵培养：发酵培养基为甘油20g/L，蛋白胨33g/L，磷酸氢二钾2.3g/L，氯化钠4.5g/L，酵母提取物1.5g/L，七水硫酸镁0.3g/L，PH=7.2。将步骤（3）中得到的种子液按照5%的接种量接种到装有100mL发酵培养基的500mL挡板摇瓶中，40℃，250rpm培养，培养48h，观测菌体形态和细胞膜通透性变化。
图3显示磁场处理对菌体形态的影响较大，相较于未经磁场处理，磁场处理后菌体长宽比呈明显减小趋势，减小约18%。图4显示磁场处理后黄杆菌的细胞膜通透性明显增加，增加约20%。
实施例3：一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法
菌株活化同实施例1。
一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法，将黄杆菌置于稳态强磁场装置中处理12h，处理后的黄杆菌经发酵培养，其菌体长宽比减小10%，细胞膜通透性增加10%。
优选的实施方式为：将黄杆菌活化和种子培养后再置于稳态强磁场装置中；黄杆菌种子培养的时间为12 h。
优选的实施方式为：种子培养时使用的种子培养基每升包括：甘油10g、葡萄糖5g、鱼粉蛋白胨2g、磷酸氢二钾1g、氯化钠3g、酵母提取物1g、七水硫酸镁0.2g；pH=7.2。
优选的实施方式为：在稳态强磁场装置中处理包括两个阶段：第一阶段的磁感应强度为2T，处理时间为4h，第二阶段的磁感应强度为4T，处理时间为8h。
实施例4：一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法
菌株活化同实施例1。
一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法，将黄杆菌置于稳态强磁场装置中处理36h，处理后的黄杆菌经发酵培养，其菌体长宽比减小20%，细胞膜通透性增加120%。
优选的实施方式为：将黄杆菌活化和种子培养后再置于稳态强磁场装置中；黄杆菌种子培养的时间为48 h。
优选的实施方式为：种子培养时使用的种子培养基每升包括：甘油15g、葡萄糖15g、鱼粉蛋白胨10g、磷酸氢二钾3g、氯化钠6g、酵母提取物2g、七水硫酸镁0.4g；pH=7.2。
优选的实施方式为：在稳态强磁场装置中处理包括两个阶段：第一阶段的磁感应强度为4T，处理时间为10h，第二阶段的磁感应强度为9T，处理时间为26h。
以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图具以对本发明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。
Claims (1)
1.一种调控黄杆菌菌体形态和细胞膜通透性的方法，其特征在于：将黄杆菌置于稳态强磁场装置中处理12-36h，处理后的黄杆菌经发酵培养，其菌体长宽比减小10-20%，细胞膜通透性增加10-20%；
将黄杆菌活化和种子培养后再置于稳态强磁场装置中；黄杆菌种子培养的时间为12-48 h；
种子培养时使用的种子培养基每升包括：甘油10-15g、葡萄糖5-15 g、鱼粉蛋白胨2-10g、磷酸氢二钾1-3g、氯化钠3-6g、酵母提取物1-2g、七水硫酸镁0.2-0.4g；pH=7.2；
在稳态强磁场装置中处理包括两个阶段：第一阶段的磁感应强度为2-4T，处理时间为4-10h，第二阶段的磁感应强度为4-9T，处理时间为8-26h。
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