[发明专利]木葡糖酸醋杆菌属菌株及其选育和生产细菌纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物，具体涉及一种耐低温的木葡糖酸醋杆菌属菌株及其选育和应用方法。

背景技术

利用微生物(主要是醋杆菌)发酵产生的纤维素，一般称之为细菌纤维素或微生物纤维素，这种纤维素具有纯度高、吸水性强、结晶度高、聚合度高等许多不同于植物纤维素的结构特点，其纤维束直径在100纳米以下，是一种天然的纳米生物材料，是近年来生物材料研究开发的热点之一，在食品、造纸、声音振动膜、人造皮肤的制造及造纸行业有着广泛的应用前景。目前，这种细菌纤维素在食品方面有较广泛的应用，其主要方法是以椰子为培养基，经产纤维素的醋杆菌发酵后生产乳白色或透明的可食用的纤维素凝胶，俗称“椰果”、“椰纤果”或“纳塔”。

这种细菌纤维素目前主要在我国海南省、越南、菲律宾等热带或亚热带地区进行了规模化生产，一方面是因为这些地区有丰富的发酵生产细菌纤维素的天然培养基——热带果汁(如：椰子水、菠萝汁等)；另一方面这些地区常年气温较高，适合发酵生产。但近年来，有许多文献报道了利用非热带果汁(如：柑桔汁、西瓜汁等)作为培养基来生产细菌纤维素。因为细菌纤维素生产的特殊性，一般工业发酵所用的发酵罐培养并不能实现工业化生产，目前主要的规模化生产方式是浅盘培养，这种发酵方式是在一个相对洁净的发酵房内摆放相当数量的浅盘，在浅盘中装入经灭菌的培养基，然后接入能产纤维素的醋杆菌菌种，经静置发酵后，块状的纤维素膜就在浅盘中产生。显而易见，由于不是常规的发酵罐生产，发酵温度并不容易控制，上述浅盘发酵一般是在室温下生产细菌纤维素，这就解释了为何细菌纤维素规模化生产主要处在热带或亚热带地区，这些地区由于常年高温，能够满足微生物发酵所需的温度，即使在海南省，在冬季气温较低时生产“椰纤果”也需给发酵厂房供给热能，以保持发酵的温度。目前发酵生产细菌纤维素或“椰纤果”温度在30℃左右，一般不低于25℃，否则生产难以进行，这给细菌纤维素的生产带来了极大的限制，在气温较低的季节或区域，如果要实现细菌纤维素的规模化生产，必须额外供给大量热能以获得生产所需的温度，但这无疑增加了生产的成本。与此同时，由于浅盘发酵生产对环境的洁净度要求较高，在温度较高的环境中，培养基中极易滋生污染杂菌，从而影响发酵效果，造成产率降低。

文献“细菌纤维素耐低温生产菌株的诱变选育”(中国酿造，2008年第17期)中报道了利用紫外诱变的方法，以获取在低温条件下能高产细菌纤维素的突变株。然而文献中所提到的“低温”是指在25℃培养，这种温度在实际生产没有太大的价值。此外，利用紫外诱变的方法获得的菌株往往在遗传性能发生变化，其安全性还需进一步进行评估才能用于生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种能于低温下生产细菌纤维素的木葡糖酸醋杆菌属菌株。

本发明的另一目的是提供一种上述菌株的的选育方法。

本发明的另一目的是提供一种利用上述菌株在低温下生产细菌纤维素的方法。

发明人在冬季利用木葡糖酸醋杆菌在浅盘静置发酵生产细菌纤维素时发现，在温度在15℃左右时未向发酵房中供暖，一些浅盘中并未获得预期的代谢产物纤维素膜，然而并非所有的浅盘中都如此，仍有部分浅盘中产生了一定厚度的纤维素膜，纤维素膜的厚度不一，这说明有些木葡糖酸醋杆菌菌株能够适应较低温度，在较低温度下仍能生长代谢纤维素。发明人将浅盘中产纤维素膜较厚的菌株筛选出来，命名为323，通过选育，获得了能够在低温下生产的菌种。这种菌种能够在低温下稳定代谢纤维素，而无需供暖以保证发酵的温度，从而节省了大量的能源。

利用浅盘发酵生产细菌纤维素，由于供氧的原因，发酵容器内不能和外界隔绝，因此保持发酵房中的洁净度是必要的，一般是在发酵房内喷洒一定的杀菌剂，如：生石灰、酒精等，但这并不能完全保证发酵过程中杜绝污染的问题，一旦发酵浅盘内滋生了污染菌，如：能快速降解纤维素的霉菌或酵母，将会影响目标产物的得率。发明人将低温(15℃左右)与高温发酵(30℃左右)的方式进行了比较，发现在高温发酵与低温发酵相比，前者在发酵过程中更容易遭受污染，这是因为在这种温度正好是这些污染菌生长繁殖的最适温度，一些生产中常见污染菌如酵母、霉菌等极易在营养丰富的培养基中滋生，从而影响了生产，降低了纤维素的得率。而在低温发酵方式下，常见的微生物污染则不容易发生，因此低温发酵方式一种潜在的可以利用的优势是：可以有效降低浅盘发酵的污染情况的发生。即使是在春夏季生产，如果利用空调对发酵房的温度进行调节，虽然消耗了能源，但却可以大幅度降低污染，提高产物的得率，对于生产者而言，这种低温发酵方式也是可以接受的。

本发明的目的是这样实现的：