[发明专利]基于土豆废渣的细菌纤维素培养方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物领域，特别涉及细菌纤维素的培养方法。

背景技术

土豆是一种分布广泛，适应性强，产量高的易栽培作物，除了作为粮食之外，土豆主要用于淀粉加工。利用土豆每生产一吨淀粉将会产生7.5吨土豆废渣。土豆废渣中主要含有蛋白质、氨基酸及少量糖类物质，是可回收利用的资源。目前，土豆废渣可回收用于生产酒精、饲料、可降解塑料及提取果胶和制备膳食纤维等。但是，在回收利用中，土豆废渣常常面临如下问题：1）土豆废渣粘性高，不易固液分离；2）回收前对土豆废渣的灭菌费时费钱。 

细菌纤维素是除植物纤维素之外的另一类纤维素，为细菌合成的天然惰性材料，细菌纤维素( bacterial cellulose ,BC) 具有优异的生物亲和性、生物相容性、生物适应性和良好的生物可降解性,是世界上公认的性能优异的新型生物学材料。目前对BC 应用主要集中在高附加值的生物医用材料上, 如组织工程支架、人造血管及人造皮肤等方面。能够产生以细菌纤维素的细菌主要有Acetobacter、Rhizobium、Agrobacterium和Sarcina等，其中产量最高的为木醋杆菌，Acetobacter xylinus，属革兰氏阴性(少数可变)；严格好氧，呼吸代谢从不发酵；传统观点认为：乙醇、甘油和乳酸是最好的碳源。虽然木醋杆菌产量较高，但仍不能解决细菌纤维素生产成本居高不下的问题。众所周知，在微生物工程领域中，从小规模的实验筛选到中试规模以上的产业化生产，每个环节的条件都必须得到优化，其中，也包括培养基的优化，如未经优化，将小试实验条件机械地扩大于规模化生产，将面临pH值、温度及培养所需气体等可控性问题导致规模化生产无法实施。目前，细菌纤维素产业化的主要技术障碍在于发酵水平较低，产量低、成本高、价格不抵普通植物纤维素；再是进一步研究和利用细菌纤维素的成膜和成型的工艺技术还没有解决。如何进一步提高纤维素产量，降低成本，寻找更为廉价且更好的细菌纤维素生产原料以达到上述目的，仍将是细菌纤维素研究面临的挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供细菌纤维素的培养方法，该方法操作简单，周期短，成本低，适用于中试以上规模的生产。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

基于土豆废渣的细菌纤维素培养方法，将木醋杆菌菌种接种于培养基中， 在100-180rpm条件下摇床培养2-3天，所得木醋杆菌菌种按2-20%接种量接种于培养基中，在100-180rpm条件下摇床培养2-3天，所得发酵液转移至浅盘中静态培养2-5天，得细菌纤维素，所述培养温度为26-31℃，培养时通气量为0.3-0.6vvm；所述培养基为土豆培养液，具体为取土豆废渣加水在80-100℃条件下加温不低于1小时，使土豆废渣和蒸馏水的质量比为2-11:50，得土豆培养液，所述土豆培养液的pH为4.0-7.5，所述土豆废渣为制备土豆淀粉所剩下的土豆废渣。 

进一步，将木醋杆菌菌种接种于培养基中， 在150rpm条件下摇床培养3天，所得木醋杆菌菌种按7%接种量接种于培养基中，在150rpm条件下摇床培养3天，所得发酵液转移至浅盘中静态培养5天，得细菌纤维素，所述培养温度为30℃。

进一步，所述培养基为土豆培养液，具体为取土豆废渣加水在100℃条件下加温1小时，使土豆废渣和水的质量比为7:50，得土豆培养液，所述土豆培养液的pH为6.8。

本发明的有益效果在于：本发明首次将生产淀粉之后的土豆废渣作为培养基原料，用最为简单的方法对土豆废渣进行处理后得到用于培养细菌纤维素的培养基，该培养基成本低廉，用于培养细菌纤维素收率高，本发明同时解决了土豆废渣的再利用问题。将土豆废渣培养液和甘油在一定的配比下联合用于培养细菌纤维素，其产率高，成本低，且可缩短培养时间。另外，本发明为细菌纤维素稳定的大规模细菌纤维素培养提供了重要条件。

 

具体实施方式

下述实施例中的木醋杆菌（gluconacetobacter xylium），购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种编号为1.2378。