CN116144544A - 一种丁酸梭菌纯菌剂及其制备方法 - Google Patents
一种丁酸梭菌纯菌剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116144544A CN116144544A CN202310048524.7A CN202310048524A CN116144544A CN 116144544 A CN116144544 A CN 116144544A CN 202310048524 A CN202310048524 A CN 202310048524A CN 116144544 A CN116144544 A CN 116144544A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- clostridium butyricum
- bacillus licheniformis
- fermentation
- liquid
- microbial inoculum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 241000193171 Clostridium butyricum Species 0.000 title claims abstract description 118
- 239000002068 microbial inoculum Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 241000194108 Bacillus licheniformis Species 0.000 claims abstract description 98
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims abstract description 80
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims abstract description 80
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 71
- 230000035784 germination Effects 0.000 claims abstract description 64
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims abstract description 32
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000411 inducer Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 26
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 24
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 24
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 14
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 13
- MFBOGIVSZKQAPD-UHFFFAOYSA-M sodium butyrate Chemical compound [Na+].CCCC([O-])=O MFBOGIVSZKQAPD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 9
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 claims description 8
- 239000008272 agar Substances 0.000 claims description 8
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 claims description 8
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 claims description 8
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- KLOIYEQEVSIOOO-UHFFFAOYSA-N carbocromen Chemical compound CC1=C(CCN(CC)CC)C(=O)OC2=CC(OCC(=O)OCC)=CC=C21 KLOIYEQEVSIOOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 claims description 7
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 claims description 7
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 claims description 7
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 claims description 7
- SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate Chemical compound [Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O SQQMAOCOWKFBNP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 7
- 238000012807 shake-flask culturing Methods 0.000 claims description 7
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 claims description 6
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 claims description 6
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims description 6
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 235000019764 Soybean Meal Nutrition 0.000 claims description 6
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 6
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 6
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 claims description 6
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 6
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000004455 soybean meal Substances 0.000 claims description 6
- 239000006137 Luria-Bertani broth Substances 0.000 claims description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 28
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 235000010633 broth Nutrition 0.000 description 10
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical group CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000004763 spore germination Effects 0.000 description 6
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 3
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 3
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 3
- 239000003016 pheromone Substances 0.000 description 3
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 2
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 2
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 241001052560 Thallis Species 0.000 description 2
- 238000003501 co-culture Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 235000012054 meals Nutrition 0.000 description 2
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 2
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 2
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 2
- 230000028070 sporulation Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- HSINOMROUCMIEA-FGVHQWLLSA-N (2s,4r)-4-[(3r,5s,6r,7r,8s,9s,10s,13r,14s,17r)-6-ethyl-3,7-dihydroxy-10,13-dimethyl-2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,14,15,16,17-tetradecahydro-1h-cyclopenta[a]phenanthren-17-yl]-2-methylpentanoic acid Chemical compound C([C@@]12C)C[C@@H](O)C[C@H]1[C@@H](CC)[C@@H](O)[C@@H]1[C@@H]2CC[C@]2(C)[C@@H]([C@H](C)C[C@H](C)C(O)=O)CC[C@H]21 HSINOMROUCMIEA-FGVHQWLLSA-N 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003613 bile acid Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000023011 digestive tract development Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 210000004211 gastric acid Anatomy 0.000 description 1
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 1
- 230000000968 intestinal effect Effects 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 235000006286 nutrient intake Nutrition 0.000 description 1
- 239000006179 pH buffering agent Substances 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 239000006041 probiotic Substances 0.000 description 1
- 230000000529 probiotic effect Effects 0.000 description 1
- 235000018291 probiotics Nutrition 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
- C12N1/20—Bacteria; Culture media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N3/00—Spore forming or isolating processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
- C12R2001/07—Bacillus
- C12R2001/10—Bacillus licheniformis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
- C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
- C12R2001/01—Bacteria or Actinomycetales ; using bacteria or Actinomycetales
- C12R2001/145—Clostridium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Virology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及微生物发酵技术领域,具体涉及一种丁酸梭菌纯菌剂及其制备方法。该制备方法先将丁酸梭菌种子液进行发酵培养形成优势菌群,然后加入地衣芽孢杆菌种子液继续发酵,待丁酸梭菌均发酵形成芽孢后,加入定向萌发诱导剂,短暂搅拌定向促使地衣芽孢杆菌萌发,当地衣芽孢杆菌的萌发率>98%时,完成发酵,得到丁酸梭菌发酵液,最后通过喷雾干燥制得固体粉状菌剂。本发明通过将丁酸梭菌与地衣芽孢杆菌共同培养来扩增丁酸梭菌,利用地衣芽孢杆菌兼性厌氧等特性,同时改良丁酸梭菌与地衣芽孢杆菌共同培养工艺及培养基,可大大提升丁酸梭菌发酵效果,降低发酵所生产菌粉的杂菌率,得到的丁酸梭菌纯菌剂纯度高,有利于品控及后续的生产活动。
Description
技术领域
本发明涉及微生物发酵技术领域,具体是涉及一种丁酸梭菌纯菌剂及其制备方法。
背景技术
丁酸梭菌(丁酸梭状芽孢杆菌)是一种专性厌氧的革兰氏阳性菌,属于芽孢杆菌科,梭菌属,革兰氏阳性,有芽孢,孢子卵圆,偏心或次端生,产生芽孢时,菌体中间膨大成梭状,由于其主要代谢产物为丁酸而得名。丁酸梭菌作为一种厌氧芽孢杆菌,对于胃酸、胆汁酸、多种饲用抗生素都有较强的耐受性,且其产生的丁酸有着改善肠道发育、调节肠道菌群平衡、提高机体免疫、促进生长性能等功能,因此广受畜禽养殖者的欢迎。
丁酸梭菌作为专性厌氧菌,生产时对于培养基中的溶氧特别敏感,溶氧及氧化还原电位的高低会极大的影响丁酸梭菌的生长繁殖,而直接通过降低溶氧来达到厌氧环境需要复杂的设备及工艺条件,耗费成本极高。目前生产丁酸梭菌的很大一部分厂家采用与地衣芽孢杆菌或枯草芽孢杆菌共同培养以控制溶氧的方式来生产丁酸梭菌,虽然可以极大降低成本,但制得菌剂中地衣芽孢杆菌或枯草芽孢杆菌菌量较高,而作为丁酸梭菌菌剂来说杂菌率高,不利于品控及后续的生产活动。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种丁酸梭菌纯菌剂及其制备方法,该制备方法能有效解决现有技术的不足,大大提升了丁酸梭菌发酵效果,降低了发酵所生产菌粉的杂菌率,得到的丁酸梭菌纯菌剂纯度高,杂菌率低,产品质量好,对于一些对菌剂的纯度要求高的生产活动有着极大的促进作用。
为实现上述目的,本发明的第一目的是提供一种丁酸梭菌纯菌剂的制备方法,先将丁酸梭菌种子液进行发酵培养形成优势菌群,然后加入地衣芽孢杆菌种子液继续发酵,待丁酸梭菌均发酵形成芽孢后,加入定向萌发诱导剂,短暂搅拌定向促使地衣芽孢杆菌萌发,当地衣芽孢杆菌的萌发率>98%时,完成发酵,得到丁酸梭菌发酵液,最后通过喷雾干燥制得固体粉状菌剂。
地衣芽孢杆菌属于兼性厌氧菌,在有氧气的情况下能大量消耗氧气来进行生长,在其它领域也经常被用来进行生物夺氧以降低体系中氧气浓度,同时其作为兼性厌氧菌,在低溶氧的情况下也能缓慢生长并消耗氧气,能将溶氧控制在一个很低的程度。因此,本发明利用地衣芽孢杆菌生长速度快、生物夺氧效果好、产酶能力强,能更快的消耗氧气并将物料中的大分子物质转化为小分子物质的特性,通过添加地衣芽孢杆菌与丁酸梭菌共同培养,消耗发酵体系中氧气,提高丁酸梭菌的发酵效率,同时在发酵即将结束时加入定向萌发诱导剂,通过诱导剂定向诱导地衣芽孢杆菌的芽孢萌发,并利用芽孢萌发之后菌体抗逆性大幅降低的现象,最后通过高温喷雾干燥灭活地衣芽孢杆菌,从而制得高纯度粉状丁酸梭菌纯菌剂。具体地,待丁酸梭菌芽孢形成高于95%后再加入定向萌发诱导剂。
对于上文所述技术方案中,进一步的,所述丁酸梭菌种子液的制备方法为:将保存于斜面的丁酸梭菌菌株接种到摇瓶培养基中,并在36~38℃静置培养24~30h;优选地,培养基为RCM;所述地衣芽孢杆菌种子液的制备方法为:将保存于斜面的地衣芽孢杆菌菌株接种到摇瓶培养基中,并在36~38℃、200r/min转速下培养24~30h,优选地,培养基为LB肉汤。
对于上文所述技术方案中,进一步的,丁酸梭菌种子液进行发酵培养时,丁酸梭菌种子液的接种量与培养基的体积比为0.8~1:100。
对于上文所述技术方案中,进一步的,所述培养基的组成为:葡萄糖8~10g/L,酵母粉8~10g/L,蛋白胨4~5g/L,玉米粉10~12g/L,豆粕8~12g/L,乙酸钠2~3g/L,碳酸钙5~6g/L,硫酸铵1~1.2g/L、硫酸镁0.15~0.17g/L、硫酸锰0.09~0.1g/L、磷酸氢二钾0.8~1g/L,柠檬酸氢二铵1.8~2g/L,硫酸亚铁4.5~5g/L,琼脂粉1~1.2g/L。
本发明培养基配方中的硫酸亚铁、琼脂粉主要是促进丁酸梭菌的生长,硫酸亚铁可以适当降低氧化还原电位,而琼脂粉可以提高发酵液的粘稠度,防止溶氧提升;硫酸镁、硫酸锰作为微量元素,可以起到促进芽孢形成的作用,一方面提升丁酸梭菌的芽孢率,另一方面促使地衣芽孢杆菌尽快形成芽孢防止其消耗过多营养成分;磷酸氢二钾、柠檬酸氢二铵可以起到pH缓冲剂的作用,防止发酵后期地衣芽孢杆菌开始形成芽孢时pH过量上升。
对于上文所述技术方案中,进一步的,所述丁酸梭菌种子液进行发酵培养的工艺参数为:用10%氢氧化钠溶液调控pH为6.2~6.4,温度控制为36~38℃,转速为40~50r/min,不通气。本技术方案中将pH控制为在6.2~6.4,一方面,pH若控制得过高后期地衣芽孢杆菌产孢时容易导致pH过高而影响丁酸梭菌生长,另一方面,是因为pH过低也不利于丁酸梭菌的生长。
对于上文所述技术方案中,进一步的,所述地衣芽孢杆菌种子液的加入量占丁酸梭菌发酵液总体积的0.8~1%,继续发酵的时间为18~24h。
对于上文所述技术方案中,进一步的,所述定向萌发诱导剂包括地衣芽孢杆菌萌发液、丁酸钠和葡萄糖,其中,所述地衣芽孢杆菌萌发液的添加量占丁酸梭菌发酵液总质量的0.4~0.5%,所述丁酸钠的添加量占丁酸梭菌发酵液总质量的1~1.2%,所述葡萄糖的添加量占丁酸梭菌发酵液总质量的0.4~0.5%。
本发明通过在发酵后期加入定向萌发诱导剂,用于地衣芽孢杆菌的芽孢萌发。地衣芽孢杆菌萌发液主要起到定向促进地衣芽孢杆菌萌发的作用,通过从萌发的地衣芽孢中释放出来的信息素如2,6吡啶二羧酸钙等能刺激其它芽孢的萌发,并且由于梭菌属和芽孢杆菌属的萌发机制不同,一部分释放出来的信息素仅针对地衣芽孢杆菌起促萌发作用;葡萄糖作为最基础的萌发剂,通过提供营养来促使芽孢萌发;地衣芽孢杆菌萌发液与葡萄糖共同添加时,可以从萌发所必要的营养、诱导信息素两个方面共同作用,显著促进地衣芽孢杆菌芽孢的萌发;丁酸钠作为丁酸梭菌的主要代谢产物,高浓度的丁酸钠可以有效地抑制丁酸梭菌芽孢的萌发,同时丁酸钠也是重要的肠道益生物质,在喷雾及菌剂后续的应用中均起到作用。
对于上文所述技术方案中,进一步的,所述地衣芽孢杆菌萌发液的制取方式为:在地衣芽孢杆菌芽孢液中加入1%质量分数的红糖,于36~38℃,200r/min转速下振荡30min以上,镜检后观察地衣芽孢杆菌的芽孢萌发50%以上后,即为地衣芽孢杆菌萌发液;
所述地衣芽孢杆菌芽孢液的制取方式为:将保存于斜面的地衣芽孢杆菌菌株接种到装有LB肉汤的摇瓶培养基中,36~38℃,200r/min转速下培养24~30h,镜检后观察地衣芽孢杆菌的芽孢形成高于95%以后,放置于4℃保存即为地衣芽孢杆菌芽孢液。
对于上文所述技术方案中,进一步的,喷雾干燥前,将丁酸梭菌发酵液与轻质碳酸钙按20:1的质量比混合,待菌液与轻质碳酸钙完全混合后,送入喷雾塔进行喷雾,其中,喷雾干燥的进风温度设置为170℃~180℃,出风温度为80℃~85℃。由于丁酸梭菌基本进入芽孢状态,因此通过在喷雾干燥过程中设置高温,可有效灭活发酵菌液中萌发后的地衣芽孢杆菌。
本发明还提供一种由上述制备方法制得的丁酸梭菌纯菌剂,所述丁酸梭菌纯菌剂的杂菌率≤0.015%。
本发明的有益效果:
本发明选择了将丁酸梭菌与地衣芽孢杆菌进行共同培养来扩增丁酸梭菌,充分利用地衣芽孢杆菌兼性厌氧菌的特性及其产酶能力强、生物夺氧能力强的特点,同时通过改良丁酸梭菌与地衣芽孢杆菌共同培养工艺及培养基,可大大提升丁酸梭菌发酵的效果,降低发酵所生产菌粉的杂菌率,得到的丁酸梭菌纯菌剂纯度高,有利于品控及后续的生产活动。
本发明在发酵即将结束时加入具有促进地衣芽孢杆菌萌发、抑制丁酸梭菌芽孢萌发的定向萌发诱导剂,可定向诱导地衣芽孢杆菌的芽孢萌发,之后利用芽孢萌发时菌体抗逆性大幅降低的情况,达到最大化提升丁酸梭菌发酵效果的目的。
本发明在通过高温喷雾干燥灭活地衣芽孢杆菌,而由于丁酸梭菌处于芽孢状态,其活性并无影响,最后得到的粉状丁酸梭菌纯菌剂杂菌率不超过0.015%,对于一些对丁酸梭菌的纯度要求高的生产活动有着极大的促进作用。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解,下面的实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内文献或参考书籍所描述的技术/条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器设备未注明生产商者,均为通过省级招标采购部门购买的常规产品。
本发明的上述各项技术特征和在下文(如实施案例)中具体描述的各项技术特征之间都可以互相组合,从而构成新的或优选的技术方案。
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述:
实施例1
一种丁酸梭菌纯菌剂的制备方法,包括以下具体步骤:
(1)制备种子液
丁酸梭菌种子液的制备方法为:将保存于斜面的丁酸梭菌菌株接种到摇瓶RCM培养基中,并在37℃静置培养26h;
地衣芽孢杆菌种子液的制备方法为:将保存于斜面的地衣芽孢杆菌菌株接种到摇瓶LB肉汤中,并在37℃、200r/min转速下培养26h。
(2)丁酸梭菌扩培
将步骤(1)得到的丁酸梭菌种子液接种于发酵罐中,接种量与培养基的体积比为0.9%,进行菌体扩培,培养3h,得到丁酸梭菌发酵液。
其中,发酵罐中培养基组成为:葡萄糖8g/L,酵母粉10g/L,蛋白胨4g/L,玉米粉10g/L,豆粕12g/L,乙酸钠2g/L,碳酸钙5g/L,硫酸铵1.2g/L、硫酸镁0.15g/L、硫酸锰0.1g/L、磷酸氢二钾1g/L,柠檬酸氢二铵1.8g/L,硫酸亚铁5g/L,琼脂粉1g/L。
其中,发酵过程中工艺参数为:通过10%氢氧化钠溶液调控pH至6.2,温度控制为37℃,转速为50r/min,不通气。
(3)加入地衣芽孢杆菌种子液
将步骤(1)中得到的地衣芽孢杆菌种子液接种于步骤(2)中的丁酸梭菌发酵液中,接种量为丁酸梭菌发酵液总体积的1%,继续发酵22h。
其中,发酵过程中工艺参数同步骤(2)。
(4)加入定向萌发诱导剂
镜检发酵液,观察丁酸梭菌芽孢形成高于95%后,加入定向萌发诱导剂,继续发酵1h以上,镜检观察地衣芽孢杆菌芽孢萌发98%以上后,结束发酵,即获得丁酸梭菌发酵液。
其中,诱导剂的组成(占发丁酸梭菌酵液的质量分数)为:地衣芽孢杆菌萌发液0.5%,丁酸钠1%,葡萄糖0.5%。
其中,地衣芽孢杆菌萌发液制取方式为:在地衣芽孢杆菌芽孢液中加入1%质量分数的红糖,于37℃,200r/min转速下振荡30min以上,镜检后观察地衣芽孢杆菌的芽孢萌发50%以上后,即为地衣芽孢杆菌萌发液。
其中,地衣芽孢杆菌芽孢液制取方式为:将保存于斜面的地衣芽孢杆菌菌株接种到装有LB肉汤的摇瓶培养基中,37℃,200r/min转速下培养28h,镜检后观察地衣芽孢杆菌的芽孢形成高于95%以后,放置于4℃保存即为地衣芽孢杆菌芽孢液。
(5)喷雾干燥
将发酵完成的丁酸梭菌发酵液与轻质碳酸钙按20:1的质量比混合,待菌液与作为载体的轻质碳酸钙完全混合后,进入喷雾塔进行喷雾,其中,进风温度设置为为175℃,通过调节进料频率控制出风温度为80℃。
实施例2
本实施例与实施例1的其它步骤参数相同,区别仅在于:步骤(2)中,发酵罐中培养基组成为:葡萄糖10g/L,酵母粉8g/L,蛋白胨5g/L,玉米粉12g/L,豆粕8g/L,乙酸钠3g/L,碳酸钙6g/L,硫酸铵1g/L、硫酸镁0.17g/L、硫酸锰0.09g/L、磷酸氢二钾0.8g/L,柠檬酸氢二铵2g/L,硫酸亚铁4.5g/L,琼脂粉1.2g/L。
实施例3:
本实施例与实施例1的其它步骤参数相同,区别仅在于:步骤(4)中,诱导剂的组成(占丁酸梭菌发酵液的质量分数)为:地衣芽孢杆菌萌发液0.4%,丁酸钠1.2%,葡萄糖0.4%。
对比例1
本对比例与实施例1的其它步骤参数相同,区别仅在于:步骤(2)中,发酵罐中培养基组成为:葡萄糖8g/L,酵母粉10g/L,蛋白胨4g/L,玉米粉10g/L,豆粕12g/L,乙酸钠2g/L,碳酸钙5g/L,硫酸铵1.2g/L、硫酸镁0.15g/L、硫酸锰0.1g/L、磷酸氢二钾1g/L,柠檬酸氢二铵1.8g/L。
对比例2
本对比例与实施例1的其它步骤参数相同,区别仅在于:步骤(2)中,发酵罐中培养基组成为:葡萄糖8g/L,酵母粉10g/L,蛋白胨4g/L,玉米粉10g/L,豆粕12g/L,乙酸钠2g/L,碳酸钙5g/L,硫酸铵1.2g/L,磷酸氢二钾1g/L,柠檬酸氢二铵1.8g/L,硫酸亚铁5g/L,琼脂粉1g/L。
对比例3
本对比例与实施例1的其它步骤参数相同,区别仅在于:步骤(2)中,发酵过程中工艺参数为:通过10%氢氧化钠溶液调控pH至6.6,温度控制为37℃,转速50r/min,不通气。
对比例4
本对比例与实施例1的其它步骤参数相同,区别仅在于:步骤(2)中,发酵过程中工艺参数为:通过10%氢氧化钠溶液调控pH至6.0,温度控制为37℃,转速50r/min,不通气。
对比例5
本对比例与实施例1的其它步骤参数相同,区别仅在于:步骤(4)中,镜检发酵液,观察丁酸梭菌芽孢形成高于95%后,继续发酵1h以上,镜检观察地衣芽孢杆菌芽孢萌发98%以上后,结束发酵,即获得丁酸梭菌发酵液。
对比例6
本对比例与实施例1的其它步骤参数相同,区别仅在于:步骤(4)中,定向萌发诱导剂的组成(占丁酸梭菌发酵液的质量分数)为:地衣芽孢杆菌萌发液0.5%。
对比例7
本对比例与实施例1的其它步骤参数相同,区别仅在于:步骤(4)中,定向萌发诱导剂的组成(占丁酸梭菌发酵液的质量分数)为:地衣芽孢杆菌萌发液0.5%,丁酸钠1%。
对比例8
本对比例与实施例1的其它步骤参数相同,区别仅在于:步骤(4)中,定向萌发诱导剂的组成(占丁酸梭菌发酵液的质量分数)为:葡萄糖0.5%。
对比例9
本对比例与实施例1的其它步骤参数相同,区别仅在于:步骤(4)中,定向萌发诱导剂的组成(占丁酸梭菌发酵液的质量分数)为:丁酸钠1%,葡萄糖0.5%。
对比例10
本对比例与实施例1的其它步骤参数相同,区别仅在于:步骤(4)中,定向萌发诱导剂的组成(占丁酸梭菌发酵液的质量分数)为:地衣芽孢杆菌萌发液0.5%,葡萄糖0.5%。
试验例
分别取实施例1-3和对比例1-10所得丁酸梭菌发酵液及喷雾结束后的菌粉,通过平板稀释涂布计数法检测丁酸梭菌发酵液及菌粉中丁酸梭菌与地衣芽孢杆菌的活菌量,结果如表1所示。
表1喷雾干燥后活菌量
从表1结果可以看出,在实施例1-3的配方及工艺变动幅度范围内,对于丁酸梭菌发酵液、菌粉以及菌粉的杂菌率变化不大,且均≤0.015%。
从对比例1可以看出,发酵培养基中缺乏琼脂粉、硫酸亚铁,会导致发酵液中的丁酸梭菌大量降低,同时地衣芽孢杆菌增加,进而导致菌粉中杂菌率上升;从对比例2可以看出,发酵培养基中缺乏硫酸镁、硫酸锰,会导致丁酸梭菌少量降低,地衣芽孢杆菌少量增加;从对比例3、4可以看出,发酵过程中,pH控制过高或者过低,均会导致丁酸梭菌菌量降低,且pH控制过高时,对地衣芽孢杆菌几乎无影响,导致菌粉的杂菌率有一定上升;从对比例5可以看出,发酵后期不添加定向萌发诱导剂,会导致喷雾后几乎未能除去地衣芽孢杆菌,进而导致菌粉中杂菌率极大幅提升;从对比例6、8、10可以看出,单独使用地衣芽孢杆菌萌发液与葡萄糖对于地衣芽孢杆菌的芽孢萌发效果接近(体现为喷雾后菌粉中下降幅度接近),而对于丁酸梭菌的萌发来说,葡萄糖生效明显(体现为喷雾后菌粉中菌量明显下降),地衣芽孢杆菌萌发液则只有少量效果(体现为喷雾后菌粉中菌量几乎不下降),而地衣芽孢杆菌萌发液与葡萄糖共同作用时,地衣芽孢杆菌的芽孢大量萌发(体现为喷雾后菌粉中菌量大幅度下降),远高于地衣芽孢杆菌萌发液或葡萄糖单独使用时的效果,说明两者具有协同增效作用;从对比例6、7和对比例8、9的对比可以看出,丁酸钠可以显著抑制丁酸梭菌芽孢的萌发(体现为减少喷雾后菌粉中菌量的下降幅度)。
综上所述,本发明通过改变培养工艺及优化培养基,大大提升了丁酸梭菌发酵的效果,并且可大量降低发酵所生产菌粉的杂菌率,提高丁酸梭菌纯菌剂的纯度,有利于品控及后续的生产活动。
最后需要强调的是,以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种变化和更改,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种丁酸梭菌纯菌剂的制备方法,其特征在于,先将丁酸梭菌种子液进行发酵培养形成优势菌群,然后加入地衣芽孢杆菌种子液继续发酵,待丁酸梭菌均发酵形成芽孢后,加入定向萌发诱导剂,短暂搅拌定向促使地衣芽孢杆菌萌发,当地衣芽孢杆菌的萌发率>98%时,完成发酵,得到丁酸梭菌发酵液,最后通过喷雾干燥制得固体粉状菌剂。
2.根据权利要求1所述的一种丁酸梭菌纯菌剂的制备方法,其特征在于,所述丁酸梭菌种子液的制备方法为:将保存于斜面的丁酸梭菌菌株接种到摇瓶培养基中,并在36~38℃静置培养24~30h;所述地衣芽孢杆菌种子液的制备方法为:将保存于斜面的地衣芽孢杆菌菌株接种到摇瓶培养基中,并在36~38℃、200r/min转速下培养24~30h。
3.根据权利要求1所述的一种丁酸梭菌纯菌剂的制备方法,其特征在于,丁酸梭菌种子液进行发酵培养时,丁酸梭菌种子液的接种量与培养基的体积比为0.8~1:100。
4.根据权利要求3所述的一种丁酸梭菌纯菌剂的制备方法,其特征在于,所述培养基的组成为:葡萄糖8~10g/L,酵母粉8~10g/L,蛋白胨4~5g/L,玉米粉10~12g/L,豆粕8~12g/L,乙酸钠2~3g/L,碳酸钙5~6g/L,硫酸铵1~1.2g/L、硫酸镁0.15~0.17g/L、硫酸锰0.09~0.1g/L、磷酸氢二钾0.8~1g/L,柠檬酸氢二铵1.8~2g/L,硫酸亚铁4.5~5g/L,琼脂粉1~1.2g/L。
5.根据权利要求1所述的一种丁酸梭菌纯菌剂的制备方法,其特征在于,所述丁酸梭菌种子液进行发酵培养的工艺参数为:用10%氢氧化钠溶液调控pH为6.2~6.4,温度控制为36~38℃,转速为40~50r/min,不通气。
6.根据权利要求1所述的一种丁酸梭菌纯菌剂的制备方法,其特征在于,所述地衣芽孢杆菌种子液的加入量占丁酸梭菌发酵液总体积的0.8~1%,继续发酵的时间为18~24h。
7.根据权利要求1所述的一种丁酸梭菌纯菌剂的制备方法,其特征在于,所述定向萌发诱导剂包括地衣芽孢杆菌萌发液、丁酸钠和葡萄糖,其中,所述地衣芽孢杆菌萌发液的添加量占丁酸梭菌发酵液总质量的0.4~0.5%,所述丁酸钠的添加量占丁酸梭菌发酵液总质量的1~1.2%,所述葡萄糖的添加量占丁酸梭菌发酵液总质量的0.4~0.5%。
8.根据权利要求7所述的一种丁酸梭菌纯菌剂的制备方法,其特征在于,所述地衣芽孢杆菌萌发液的制取方式为:在地衣芽孢杆菌芽孢液中加入1%质量分数的红糖,于36~38℃,200r/min转速下振荡30min以上,镜检后观察地衣芽孢杆菌的芽孢萌发50%以上后,即为地衣芽孢杆菌萌发液;所述地衣芽孢杆菌芽孢液的制取方式为:将保存于斜面的地衣芽孢杆菌菌株接种到装有LB肉汤的摇瓶培养基中,36~38℃,200r/min转速下培养24~30h,镜检后观察地衣芽孢杆菌的芽孢形成高于95%以后,放置于4℃保存即为地衣芽孢杆菌芽孢液。
9.根据权利要求1所述的一种丁酸梭菌纯菌剂的制备方法,其特征在于,喷雾干燥前,将丁酸梭菌发酵液与轻质碳酸钙按20:1的质量比混合,待菌液与轻质碳酸钙完全混合后,送入喷雾塔进行喷雾,其中,喷雾干燥的进风温度设置为170℃~180℃,出风温度为80℃~85℃。
10.一种由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的丁酸梭菌纯菌剂,其特征在于,所述丁酸梭菌纯菌剂的杂菌率≤0.015%。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310048524.7A CN116144544A (zh) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | 一种丁酸梭菌纯菌剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310048524.7A CN116144544A (zh) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | 一种丁酸梭菌纯菌剂及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116144544A true CN116144544A (zh) | 2023-05-23 |
Family
ID=86361349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310048524.7A Pending CN116144544A (zh) | 2023-01-31 | 2023-01-31 | 一种丁酸梭菌纯菌剂及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116144544A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114107111B (zh) * | 2021-11-29 | 2024-01-19 | 江苏傲农生物科技有限公司 | 一种丁酸梭菌的发酵方法及其微生态制剂和应用 |
-
2023
- 2023-01-31 CN CN202310048524.7A patent/CN116144544A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114107111B (zh) * | 2021-11-29 | 2024-01-19 | 江苏傲农生物科技有限公司 | 一种丁酸梭菌的发酵方法及其微生态制剂和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114107111B (zh) | 一种丁酸梭菌的发酵方法及其微生态制剂和应用 | |
CN100537744C (zh) | 一种产丁二酸的菌株及其筛选方法和应用 | |
CN104673853A (zh) | 一种用于温敏型菌种发酵生产谷氨酸的发酵培养基和利用其生产谷氨酸的发酵方法及应用 | |
CN116144544A (zh) | 一种丁酸梭菌纯菌剂及其制备方法 | |
CN111849857B (zh) | 促进凝结芽孢杆菌芽孢形成的方法及其微生态制剂与应用 | |
CN117551592B (zh) | 乳酸菌发酵用碳源及采用该碳源的乳酸菌培养方法及应用 | |
CN112006066A (zh) | 抑菌活性提高的混合发酵液及其制备方法和应用 | |
CN115074290A (zh) | 一种联产苯乳酸和γ-氨基丁酸的干酪乳杆菌及其应用 | |
CN113293110B (zh) | 一种抗菌脂肽类化合物的制备方法 | |
CN114908001A (zh) | 一种提高枯草芽孢杆菌发酵活菌数的发酵方法 | |
CN112852680A (zh) | 一种高芽孢数凝结芽孢杆菌的液体发酵方法 | |
CN116114791A (zh) | 一种含改性腐植酸钠微生态制剂及其制备方法 | |
CN114276937B (zh) | 一种利用山药作为碳源发酵蝙蝠蛾拟青霉的方法 | |
CN115354005A (zh) | 一种复合微生物制剂及其制备方法和保存方法 | |
CN105994940B (zh) | 一种生物活性蛋白饲料及其制备方法 | |
CN101967461B (zh) | 一种固氮螺菌的发酵方法与由该方法得到的发酵液及其用途 | |
CN109329648B (zh) | 一种拮抗对虾弧菌的复合微生态制剂的应用 | |
CN108396045A (zh) | 一种多拉菌素的高产量发酵生产方法 | |
CN112725202A (zh) | 酿酒酵母菌与嗜酸乳杆菌共培养物、其制备方法、应用和发酵豆粕 | |
CN114214263A (zh) | 一种促进丁酸梭菌形成芽孢的方法及其微生态制剂和应用 | |
CN112244154A (zh) | 动物微生物饲料生产工艺 | |
CN101698836B (zh) | 一种谷氨酰胺转胺酶发酵过程中补料的方法 | |
CN110982660B (zh) | 一种用于陈醋固态醋酸发酵的火醅的制备方法 | |
CN114410529B (zh) | 巨大芽胞杆菌固态高密度发酵的培养基及培养方法 | |
CN117904009B (zh) | 适用非粮生物基碳源的枯草芽孢杆菌及其发酵生产方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |