[发明专利]利用麦麸水解液制备米根霉菌球的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程领域，涉及一种利用麦麸水解液制备球状根霉属真菌的方法，具体涉及利用农业废弃物麦麸作为底物，通过调节培养基中玉米浆的初始浓度，从而实现对根霉属真菌菌球的制备和调控。

背景技术

根霉属丝状真菌广泛应用于生产高附加值的工业产品，如有机酸、酶制剂、抗生素、壳聚糖等。其在深层液体发酵过程中，球状颗粒是最佳的菌体形态，同时，菌球的尺寸也直接影响着目标产物的产量和生产效率（Liu,Y.,W.Liao,and S.Chen,Study of pellet formation of filamentous fungi Rhizopus oryzae using amultiple logistic regression model.Biotechnology and Bioengineering,2008.99(1):117-128.）。丝状真菌菌球的最适尺寸区间在不同的发酵系统中存在很大差异，过大的菌球使菌体的传氧传质受阻，直接导致菌体的生理代谢水平和目标产物的生物合成效率下降；过小的菌球会使菌体内部形成致密的结构，导致菌球中心部分的菌丝失去活性而无法正常的代谢（Sitanggang,A.B.,Wu,H.S.,Wang,S.S.,Ho,Y.C.2010.Effect of pellet size and stimulating factor on the glucosamine productionusing Aspergillus sp.BCRC 31742.Bioresource Technology，101(10),3595-3601.）。因此，控制合适的菌体形态和菌球尺寸是保证根霉属真菌充分发挥其发酵性能的关键。

在传统的丝状真菌菌球制备和调控工艺中，菌体形态和菌球尺寸的大小受不同预培养条件，如中和剂、培养基成分、培养温度、培养基黏度等多种因素的影响。有文献报道，通过调节培养基的初始pH，以及金属离子，如锌、镁、铁和锰的初始浓度来控制菌体形态，并实现对菌球尺寸的调节（Zhou,Y.,Du,J.,Tsao,G.T.2000.Mycelial pellet formation by Rhizopus oryzae ATCC 20344.AppliedBiochemistry and Biotechnology,84(1),779-789.）。2011年，Zhou等人报道了通过调节培养温度、搅拌速度以及培养基成分如葡萄糖、蛋白胨的初始浓度来调节米根霉菌球直径的大小，以满足发酵富马酸的需要（Zhou,Z.,Du,G.,Hua,Z.,Zhou,J.,Chen,J.2011.Optimization of fumaric acid production by Rhizopus delemar basedon the morphology formation.Bioresource Technology.）。但这些米根霉菌球培养条件受环境扰动剧烈，控制工艺复杂，可操作性差，不利于工业化放大和推广应用。因此，建立一种高效的、能利用低值原料、受环境扰动小的丝状真菌菌球制备和调控策略对工业发酵中，利用根霉属丝状真菌生物合成如富马酸、乳酸、壳聚糖、纤维素酶等高附加值生物基产品具有重要的意义。

麦麸是小麦制粉工业中的农业废弃物，在中国每年有将近1000万吨麦麸产生，其价格约为精制糖的1/8，主要作为动物饲料来使用。在现代的生物炼制工业中，环境友好型的处理技术已能够将麦麸这种富含纤维素（40~61%）、蛋白质（15~20%）、淀粉（10~20%）、维生素（0.5~0.9%）的廉价农业废弃物转化成微生物可以直接利用的生物质资源，用来生产具有高附加值的生物基平台化合物，如L-乳酸、丁醇、乙醇等（Liu,Z.,et al.,Butanol production by Clostridiumbeijerinckii ATCC 55025from wheat bran.Journal of Industrial Microbiology andBiotechnology，2010.37(5):p.495-501.）。然而，关于高效利用农业废弃物麦麸制备根霉属丝状真菌菌球的研究尚未见报导，需要做大量的实验研究，以获得能够利用麦麸的最适合根霉属丝状真菌菌球制备方法。

发明内容

本发明目的是提供一种利用麦麸水解液制备球状根霉属真菌的方法，使本工艺能高效的调节根霉属真菌的菌体形态和菌球尺寸，以满足发酵过程中对根霉属真菌菌体形态的要求，提高目标产物的产量和生产效率。为了实现本发明的目标，本发明的技术方案如下：