[发明专利]细菌纤维素产生菌及利用该菌株发酵细菌纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，特别涉及一株细菌纤维素产生菌及利用该菌株发酵细菌纤维素的方法。

背景技术

细菌纤维素(bacterial cellulose)是由微生物(主要是细菌)利用液态培养基发酵产生的细胞外纤维素，为了与植物来源的纤维素相区别，将其称为细菌纤维素或微生物纤维素。与植物纤维素相比，它具有高结晶度、高化学纯度、高抗张强度、高弹性模量、吸水性强和生物相容性好等优点。这些优点使其在食品、生物医药、组织工程支架材料、声学器材、化妆品、膜过滤材料、造纸等领域具有巨大的应用潜力，并成为国内外生物材料的研究热点。但是，当前的细菌纤维素应用仍以食品领域为主，其它领域用量十分有限，其主要原因主要有两方面：其一，生物医药、组织工程支架材料等领域尚存在较多亟需解决的技术问题；其二，细菌纤维素生产效率较低、生产成本较高，限制了化妆品、造纸等领域的广发应用。

细菌纤维素于1886年被Brown发现，此后，国内外众多研究人员在菌种选育、原料选择、发酵工艺等方面进行了大量的研究。研究发现，发酵过程中的气流和搅拌对细菌纤维素凝胶膜的完整性有影响，浅层静态发酵是目前获得膜片状细菌纤维素的最好方法。由于食品工业的原料是细菌纤维素的主要应用方向，这方面的应用对细菌纤维素的膜片形状有较高的要求，决定了目前的细菌纤维素生产主要采用浅层静态发酵工艺。但是，浅层静态发酵工艺存在占地面积大、发酵周期长、劳动强度较大、发酵条件难控制等缺点。中国专利CN200710030072.0公开了深层与浅层静态偶联发酵生产高纤椰果的方法，可克服上述部分缺点，但是，仍存在不足，主要体现为：深层静态发酵阶段的时间较长，导致整个生产周期仍较长，生产效率仍有较大的提高空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一株细菌纤维素产生菌。

本发明的另一目的在于提供上述菌株的应用。

本发明的再一目的在于提供利用上述菌株发酵细菌纤维素的方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一株细菌纤维素产生菌，命名为木葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinus)BC13，于2014年4月10日保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，地址：中国武汉武汉大学，保藏编号为CCTCC NO：M2014124；

所述的细菌纤维素产生菌从自然发酵的椰子水中分离纯化得到；

所述的细菌纤维素产生菌具有如下形态特性和生理生化特性：

a、采用常规的细菌生理生化鉴定方法和电子显微镜观察，所筛选的细菌纤维素产生菌革兰氏染色为阴性，在透射电镜(×7000)和扫描电镜(×10000)下观察，菌体呈椭圆的杆状，大小约为(0.4～0.6)μm×(1.3～2.8)μm，周生鞭毛；

b、菌落的形态特征为：该菌株在固体培养基(葡萄糖20g/L，酵母膏10g/L，KH₂PO₄1g/L，MgSO₄·7H₂O0.2g/L，琼脂20g/L，新鲜椰子水50％(v/v)，调节pH5.5，121℃灭菌20min)上30℃恒温培养72h，菌落形状为边缘整齐、中央凸起的圆形，颜色为乳白色，表面能形成皮革状的菌膜；

ｃ、主要的生理生化特征如表1所示：

表1生理生化试验结果

注：+表示阳性，-表示阴性；

该菌株可以产生细菌纤维素，从而可以用其作为发酵菌株生产细菌纤维素。

一种发酵细菌纤维素的方法，包含如下步骤：

(1)深层动态发酵

在深层培养器中，对发酵培养基进行加热灭菌，冷却至28～32℃，接入细菌纤维素菌种的摇瓶种子液，接种量为0.05％～10％(体积百分比)，启动搅拌和通入无菌空气进行动态发酵；

(2)浅层静态发酵

将步骤(1)得到的深层培养器中的发酵液泵送至无菌的浅层培养器内，进行静态发酵，至发酵液表面覆盖一层厚度为2～3mm的凝胶膜；

(3)深层动态与浅层静态交替发酵

①“分别静态发酵和动态发酵”：将步骤(2)中凝胶膜下面的大部分发酵液从浅层培养器泵送至深层培养器内，使浅层培养器中残留发酵液的液位为2～4mm，残留发酵液继续进行静态发酵8～12h；在深层培养器中，将无菌的新鲜发酵培养基添加到发酵液(从浅层培养器转入)中，添加量为初始动态发酵培养基体积的10％～20％，并用无菌的碱液调节pH至5.5～6.5，然后进行动态发酵8～12h；