CN1358838A - 一种活菌制剂的保藏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种活菌制剂的保藏方法,属于活体微生物的保存方法。将活菌制剂配成pH6.8~10,0.01~0.2mol/L无机盐缓冲液或有机盐缓冲液;加入非离子型或天然物表面活性剂,至含表面活性剂浓度为0.001~5mol/L;室温下保存该活菌制剂。该方法条件简单,安全无毒,保持微生物的生物活性,可用于多种细菌性和真菌性活菌制剂的保藏,有效延长其使用寿命,使菌剂有效期延长至2~3年菌体存活率为60%以上,使用效果保留80%以上;保存5年菌体存活率为30%以上。尤其适用于生物农药的长期保存。
Description
本发明一种活菌制剂保藏方法,属于活体微生物的保存方法,可用于食品、药品类活菌菌剂的贮藏,亦可用于单一菌种或多个菌株的混合菌种的保存,尤其适用于生物农药的长期保存。
当一种有效的活菌制剂被发现后,在用于生产和销售之前首先要考虑的问题是该制剂的有效期。微生物肥料和药剂的制成品剂型主要分为液体和固体两种。液体有的是由发酵液直接装瓶,也有试用矿油封面的。固体剂型的制作有些是用发酵液直接加上载体后晾干,有些是通过高温喷雾干燥后再吸附于载体。主要以草炭为载体,分粉剂、颗粒剂两种剂型,近年来也有用蛭石为吸附剂的。(葛诚主编微生物肥料的生产应用及发展1996中国农业出版社)。这两种方法的有效保存期均不到半年。还有用发酵液浓缩后冷冻干燥的制品,虽然冷冻干燥后活菌的保存时间可长达10年,但该方法相对烦琐,对技术和设备要求高,且活菌的存活率低(岑沛霖,蔡谨编著.2000.工业微生物学.化学工业出版社),所以一般仅限于实验室或者工业生产中保存菌种使用。若用于工业化生产上活菌制剂的保存,成本便成倍增加。正是由于活菌的不耐贮存,很多原先进行生物防治研究的单位转而寻求活菌代谢产物来防治病害,又回到了寻找抗生素类药物的老路上。正因如此,多家科研单位筛选出的生防菌得不到有效的开发,严重阻碍了绿色菜篮子工程的建设和农业可持续生产。因此,寻找一种高效低成本的活菌制剂的保存方法对于开发和生产甚为关键。
本发明的目的是针对现有技术中采用的活菌制剂保藏方法保藏效果差,保存时间短,成本昂贵等缺陷,提供一种活菌制剂保藏方法,用于保藏活菌制剂,不但可在2年以上有效保存活菌的生命力和作用效果,而且可节省后加工工艺中所需耗费的成本。
本发明所提供的一种活菌制剂的保藏方法,技术方案是:
1)将活菌制剂配成pH6.8∽10,每升含有0.01∽0.2mol无机盐缓冲液或有机盐缓冲液的悬浮液;
2)在上述悬浮液中加入非离子型或天然物表面活性剂,至含表面活性剂浓度为0.001∽5mol/L的悬浮液;
3)室温下保存该活菌制剂。
上述所用无机盐缓冲液是指磷酸盐缓冲液、焦磷酸盐缓冲液、碳酸盐缓冲液、硼酸盐缓冲液;有机盐缓冲液是指甲酸盐缓冲液、乙酸盐缓冲液、酒石酸盐缓冲液、三羟甲基氨基甲烷(Tris)以及柠檬酸盐有机缓冲液。表面活性剂指的是聚氧乙基脂肪酸酯、烷基聚氧乙基醚、Tween20等非离子型表面活性剂,和皂荚以及其它含有环戊烷菲集团的天然物表面活性剂。制剂中活菌浓度为1×108∽1×1014cfu/ml,活菌最好为菌龄为12∽24小时。以上缓冲液与表面活性剂可以同时加入配置,也可分步加入配制,加入顺序不分先后。
所述活菌可来自于所有革兰氏阳性或革兰氏阴性的细菌,亦可为真菌的孢子、酵母菌。包括芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、沙雷氏菌属(Serratia)、埃希氏菌属(Escherichia)、棒杆菌属(Corynebacterium)、链霉菌属(Streptomyces)、芽孢乳杆菌属(Sporolactobacillus)、梭菌属(Clostridium)、泛菌属(Pantoea)内的所有细菌。较优选的活菌制剂保藏的方法是取生长12∽24小时的菌体进行缓冲液保藏。活菌培养方法均为常规培养方法。在活菌制剂中加入无机盐缓冲液或有机盐缓冲液及在悬浮液中加入非离子型或天然物表面活性剂配制方法均为本领域普通技术人员所掌握的一般方法。
本发明与现有技术相比,具有如下优点和积极效果:
本发明使用的表面活性剂具有分散剂的功能,可降低活菌制剂的表面张力,使菌体不易黏结在一起,使其均匀地悬浮于缓冲液中,避免菌体之间的互相干扰而影响存活率;缓冲液用来维持溶液中pH值的恒定。使得保存活菌达到以下效果
1)保藏活菌制剂时间长。现有技术一般只能保存活菌制剂3∽6个月,最多12个月。本发明一般可保存2∽3年,还可保存5年以上。
2)保藏活菌存活率高,存活菌的功能和性质稳定。活菌制剂在保存5年后仍有30%以上的存活率,高于冷冻干燥法和其它工业用活菌保藏方法;菌剂保存2∽3年后菌体存活率为60%以上,使用效果保留80%以上;生防菌剂保存5年后存活率30%以上。
3)方法简单。对技术和设备要求相对较低。无须后续处理过程。
4)生产成本低。本发明中活菌制剂的保藏设备简单,制成的活菌制剂只需在塑料瓶中密封保存即可,所需材料和包装成本低廉。
本发明对工农业生产的意义:利用本发明的方法保存活菌制剂,对人畜和植物均无毒副作用,属环境友好型发明。尤其适用于农业生产中生物防治用活菌制剂。在活菌制剂保存和微生物菌种保存方面,目前工业生产中所用菌剂和菌株的保存大都施用冻干法,国内外尚未见到利用如此简便易行的方法达到与冻干菌相近的效果。本发明既可适用于单菌制剂的保存,又能适用于多菌制剂的保存。在农田使用多菌配合的活菌制剂防治病害,可避免单一微生物的引入造成的生态环境的破坏,亦可防止出现微生物代谢产物所带来的抗药性问题。从微生态的角度改造病害的发生环境,达到以菌制菌的效果,促使生态环境达到新的平衡。
实施例1:
将芽孢杆菌(Bacillus sp.)BB11菌株从平板固体培养基上接至1升液体种子培养基中(种子培养基组分为:2%葡萄糖,0.35%酵母膏,0.35%蛋白胨,pH调至7.2),35℃摇瓶培养20小时。
按5%(V/V)比例将上述种子液接至10升发酵培养液中(发酵培养液组分如下:2%葡萄糖,2%玉米浆,0.5%酵母汁,1.5%尿素,pH调至7.0)。30℃通气发酵,期间对单位体积发酵液所含活菌量进行取样测定,发酵培养12小时总菌量达1010cfu/ml发酵液,且不再上升,即达到发酵终点。
发酵液所含活菌量用平板菌落计数法测定。测定方法参考方中达的《植病研究方法》(农业出版社,1998)。
在菌液中加入硼酸钠缓冲液,至终浓度为0.01mol/L(pH7.3),加入Tween20至终浓度为0.001mol/L,即可用于该活菌制剂的长期室温保存。不同浓度的活菌菌剂保存效果不同(表1),以108∽1010cfu/ml为最佳。表1.不同浓度保存芽孢杆菌的生长检测结果原液中活菌浓度
3×100 3×102 3×104 3×106 3×108 3×1010 3×1012 3×1014(cfu/ml)保存2年后活菌
- - 2.9×104 2.96×106 3×108 2.9×1010 2.9×1012 2.6×1013浓度(cfu/ml)保存5年后活菌
- - 2.6×104 2.7×106 2.8×108 2.8×1010 2.8×1010 2.1×1012浓度(cfu/ml)
实施例2:
将荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescence)(任欣正主编1994植物病原细菌的分类和鉴定p124)从平板固体培养基上接至200ml液体种子培养基中(种子培养基组分为:2%葡萄糖,0.35%酵母膏,0.35%蛋白胨,PH调至7.2),28℃摇瓶培养20小时。
按2%(V/V)比例将上述种菌液接至10升发酵培养液中(发酵培养液组分如下:2%葡萄糖,2%玉米浆,0.5%酵母汁,pH调至7.2)。28℃通气发酵,期间对单位体积发酵液所含活菌量进行取样测定,发酵培养12小时总菌量达1012cfu/ml发酵液。
发酵液所含活菌量用平板菌落计数法测定。测定方法参考方中达的《植病研究方法》。
将菌液配成0.03mol/L磷酸钾缓冲液(pH4.0∽10.0),其中含有0.02mol/LTween20。不同pH值的缓冲液保存荧光假单胞菌的效果不同(表2),pH6.8∽10.0均可,以pH6.8∽8.0为佳。
表2.不同pH保存荧光假单胞菌后的检测结果pH 4 5.8 6.5 6.8 7 7.5 8 8.5 9 10(原液中活菌浓 3×109 3×109 3×109 3×109 3×109 3×109 3×109 3×109 3×109 3×109度cfu/ml)2年后活菌浓度
- - - 2.6×109 2.9×109 2.8×109 3×108 2.6×108 1.9×107 1×105(cfu/ml)3年后活菌浓度
- - - 2.0×108 2.5×109 2.5×109 2.5×108 2.4×108 1×106 1×104(cfu/ml)
实施例3:
将一种BT4(Escherichia sp.)、J3(Pseudomonas sp.)与BB11(Bacillus sp.)三种细菌按等比例混合成的活菌制剂,从保存菌种中接至液体种子培养基中,32℃摇瓶培养20小时。
按5%(V/V)比例将上述种子液接200ml至10升发酵培养液中(发酵培养液组分如下:2%葡萄糖,2%玉米浆,0.5%酵母汁, pH调至7.5)。32℃通气发酵,期间对单位体积发酵液所含活菌量进行取样测定,发酵培养约12小时总菌量达1012cfu/ml发酵液。
发酵液所含活菌量用常规平板菌落计数法测定。将菌液配成含有2.5mol/L皂荚的0.15mol/L柠檬酸盐缓冲液(pH6.8),即可用于该活菌制剂的长期室温保存。
表3.保存不同时间的生防菌剂对植物病害的防治效果
实施例4:
保存时间(年) | 0 | 2 | 5 |
生防效果(%) | 100 | 100 | 80 |
将丁香假单胞菌菜豆致病变种(任欣正主编1994植物病原细菌的分类和鉴定p134)从保存斜面上接至新鲜的斜面培养基中(培养基组分为:2%葡萄糖,0.35%酵母膏,0.35%蛋白胨,琼脂2%,pH7.2),28℃温箱中培养20小时。
将上述细菌菌体转移至含有0.01mol/L聚氧乙基脂肪酸酯的0.15mol/L Tris灭菌缓冲液(pH7.0)中,菌体浓度为109cfu/ml,分装入灭菌小管中,密封保存。5年后,取样测试,菌体浓度为3.1×107cfu/ml,荧光假单胞菌在KBA培养基上有荧光,仍为革兰氏阴性,极生多根鞭毛。接种烟草,24小时出现过敏性反应,接种菜豆叶片4天后即表现出与原菌引起的同样类型的病斑。此外,该菌菌落大小、形态,好气性等生理生化形状均未发生变化。
实施例5:
将沙雷氏菌(Serretia sp.)J2菌株从平板固体培养基上接至1升液体种子培养基中(种子培养基组分为:2%葡萄糖,0.35%酵母膏,0.35%蛋白胨,pH调至7.2),35℃摇瓶培养20小时。
按5%(V/V)比例将上述种子液接至10升发酵培养液中(发酵培养液组分如下:2%葡萄糖,2%玉米浆,0.5%酵母汁,1.5%尿素,pH调至7.0)。30℃通气发酵,期间对单位体积发酵液所含活菌量进行取样测定,发酵培养12小时总菌量达1010cfu/ml发酵液,且不再上升,即达到发酵终点。取发酵不同时间的菌剂进行保存试验(4年后的测定结果见表4)。
发酵液所含活菌量用常规平板菌落计数法测定。
在菌液中加入Tris盐,至终浓度为0.08mol/L(pH8.0),加入Tween20至终浓度为0.05mol/L,即可用于该活菌制剂的长期室温保存。不同菌龄的活菌菌剂保存效果不同(表4),以12∽24小时为最佳。
表4.不同浓度保存沙雷氏菌的生长检测结果发酵时间(小时) 8 12 24 36 72 96原液中活菌液度(cfu/ml) 2×1010 2×1010 2×1010 2×1010 2×1010 2×1010保存2年后活菌浓度(cfu/ml) 11×109 1.9×1010 1.7×1010 2×108 3.5×107 2.8×107保存5年后活菌浓度(cfu/ml) 1×106 1.2×105 2×105 2×103 - -
实施例6:
将啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)(岑沛霖蔡谨编著工业微生物学化学工业出版社教材出版中心p256)菌悬液转移至含有聚氧乙基脂肪酸酯(终浓度为3.0mol/L)的Tris灭菌缓冲液(Tris缓冲液终浓度为0.15mol/L)中,菌体浓度为108cfu/ml,分装后密封保存。3年后产量仍为每克葡萄糖产0.45克乙醇,与原始菌株相同。
保存其它生物防治用的单菌或混合菌的操作和效果见表5。
表5.革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的活菌制剂保藏效果
活菌制剂 | 缓冲液 | 表面活性剂 | 初始活菌浓度(cfu/ml) | 保存时间 | 温度 | 菌体存活率 | 保存菌防病效果(%) |
BB11 | 0.1mol/L的磷酸缓冲液,pH6.9 | 0.005mol/L聚氧乙基脂肪酸酯 | 1×1011 | 2年 | 室温4∽35℃ | 100 | 90 |
J2 | 0.01mol/L的磷酸缓冲液,pH7.5 | 0.001mol/L聚氧乙基脂肪酸酯 | 1×1011 | 2年 | 室温4∽35℃ | 100 | 85 |
J3 | 0.15mol/L的磷酸缓冲液,pH8.0 | 0.003mol/L聚氧乙基脂肪酸酯 | 1×1011 | 2年 | 室温4∽30℃ | 100 | 82.4 |
BT4 | 0.01mol/L的硼酸缓冲液,pH10.0 | 0.05mol/L皂荚 | 1×1011 | 3年 | 室温4∽35℃ | 85 | 81.3 |
FH17 | 0.2mol/L的焦磷酸缓冲液,pH9.5 | 0.1mol/L皂荚 | 1×1011 | 3年 | 室温4∽35℃ | 80 | 86.8 |
B130 | 0.04mol/L的碳酸缓冲液,pH8.5 | 0.08mol/L烷基聚氧乙基醚 | 1×1011 | 5年 | 室温4∽35℃ | 10 | 65 |
J2+J3 | 0.01mol/L的甲酸缓冲液,pH7.1 | 4.0mol/L Tween20 | 1×1010 | 3年 | 室温4∽30℃ | 90 | 90 |
BT4+BT6 | 0.18mol/L的乙酸缓冲液,pH7.2 | 3.5mol/L Tween20 | 1×1010 | 3年 | 室温4∽35℃ | 80 | 90 |
FH17+BB11 | 0.05mol/L的酒石酸缓冲液,pH7.3 | 5mol/L Tween20 | 1×1010 | 3年 | 室温4∽35℃ | 80 | 95 |
BT4+J2 | 0.08mol/L的Tris缓冲液,pH7.4 | 0.03mol/L Tween20 | 1×1010 | 3年 | 室温4∽35℃ | 85 | 95 |
J3+BB11, | 0.01mol/L的Tris缓冲液,pH7.8 | 0.04mol/L Tween20 | 1×1010 | 2年 | 室温4∽35℃ | 90 | 95 |
BT6+J3 | 0.2mol/L的Tris缓冲液,pH8.4 | 0.25mol/L Tween20 | 1×1010 | 2年 | 室温4∽30℃ | 95 | 99 |
J2+J3+BB11 | 0.03mol/L的柠檬酸缓冲液,pH8.8 | 2.2mol/L Tween20 | 1×1010 | 2年 | 室温4∽30℃ | 92 | 100 |
BT4+J3+BB11 | 0.02mol/L的柠檬酸缓冲液,pH8.6 | 0.35mol/L皂荚 | 1×1010 | 3年 | 室温4∽30℃ | 84 | 100 |
绿色木霉孢子 | 0.2mol/L的磷酸缓冲液,pH9.2 | 0.5mol/L Tween20 | 1×1010 | 2.5年 | 室温4∽30℃ | 75 | 80 |
上述实施例中所用菌株均为已知公用菌株。其中芽孢杆菌(Bacillus sp.)B130见文献4(郭坚华等.1994.抗青枯生防菌拮抗物性质的初步研究.南京农业大学学报.18(2):59∽62.);沙雷氏菌(Serratia sp.)菌株J2,假单胞菌(Pseudomonas sp.)J3,芽孢杆菌(Bacillus sp.)BB11,FH17埃希氏菌(Escherichia sp.)BT4,棒杆菌(Corynebacteriumsp.)BT6,均见文献5(郭坚华等.2001.辣椒青枯病拮抗菌株的筛选及田间防效的测定.中国生物防治.17(3):101∽106):绿色木霉(Trichoderma viride)见文献6(杨合同等.绿色木霉LTR-2对小麦纹枯病菌的作用机制.植物病害研究与防治.刘仪主编.中国农业科技出版社.p.504∽507.)。
Claims (8)
1、一种活菌制剂的保藏方法,其特征在于:
1)将活菌制剂配成pH6.8∽10,每升含有0.01∽0.2mol无机盐缓冲液或有机盐缓冲液的悬浮液;
2)在上述悬浮液中加入非离子型或天然物表面活性剂,至含表面活性剂浓度为0.001∽5mol/L的悬浮液;
3)室温下保存该活菌制剂。
2、根据权利要求1所述的一种活菌制剂保藏的方法,其特征在于:所用无机盐缓冲液是指磷酸盐缓冲液、焦磷酸盐缓冲液、碳酸盐缓冲液、硼酸盐缓冲液;所用有机盐缓冲液是指甲酸盐缓冲液、乙酸盐缓冲液、酒石酸盐缓冲液、三羟甲基氨基甲烷(Tris)以及柠檬酸盐有机缓冲液。
3、根据权利要求1或2所述的一种活菌制剂保藏的方法,其特征在于:所用非离子型或天然物表面活性剂指的是聚氧乙基脂肪酸酯、烷基聚氧乙基醚、Tween20等非离子型表面活性剂,和皂荚以及其它含有环戊烷菲集团的天然物表面活性剂。
4、根据权利要求1或2所述的一种活菌制剂保藏的方法,其特征在于:制剂中活菌浓度为1×108∽1×1014cfu/ml,活菌菌龄为12∽24小时。
5、根据权利要求3所述的一种活菌制剂保藏的方法,其特征在于:制剂中活菌浓度为1×108∽1×1014cfu/ml,活菌菌龄为12∽24小时。
6、根据权利要求1或2所述的一种活菌制剂保藏的方法,其特征在于:所述活菌可来自于所有革兰氏阳性或革兰氏阴性的细菌,亦可为真菌的孢子、酵母菌。
7、根据权利要求3所述的一种活菌制剂保藏的方法,其特征在于:所述活菌可来自于所有革兰氏阳性或革兰氏阴性的细菌,亦可为真菌的孢子、酵母菌。
8、根据权利要求4所述的一种活菌制剂保藏的方法,其特征在于:所述活菌可来自于所有革兰氏阳性或革兰氏阴性的细菌,亦可为真菌的孢子、酵母菌。
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