[发明专利]一种构建微生物共培养体系产细菌纤维素的方法

说明书

本发明公开了一种构建微生物共培养体系产细菌纤维素的方法。所述方法是将木醋杆菌(Acetobacter xylinum NUST4.2)与衣藻(Chlamydomonas)分别进行种子扩增培养，利用微流控技术将衣藻细胞固定于海藻酸钙中，随后进行共培养；培养完毕，除去木醋杆菌细胞和衣藻，获得纯净的细菌纤维素。本发明中利用的衣藻是一种产氧的微生物，在发酵后期，为细菌产纤维素生产提供氧气，能解决粘度带来的溶氧问题。除此，木醋杆菌在在发酵过程中会分泌乙酸，衣藻是以乙酸为碳源的微生物，能消耗发酵液中的乙酸，使环境pH维持在适宜的水平。本发明方案为解决发酵后期粘度过高造成的溶氧问题及维持发酵过程中pH稳定提供了可行的解决方法，提供了一种产细菌纤维素的微生物共培养体系的方法。

技术领域

本发明是通过构建木醋杆菌Acetobacter xylinum NUST4.2(简称Ax.4.2)和衣藻(Chlamydomonas)共培养体系，提高细菌纤维素的产率，并实现对纤维素微纳米尺度组装过程进行精密调控，具体涉及微生物共培养体系的构建。

背景技术

细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC)是由木醋杆菌(Acetobacter xylinum)生物合成的一种新型高性能微生物合成材料，与其他形式形成的纤维素相比，尽管具有相同的化学成分，但其还具有特殊的物理化学和生物学特性，特别是发酵过程的可调控发酵底物的多样性、微生物的多样性等。

作为一种新兴的生物功能材料，细菌纤维素的生产虽然已实现工业化。但迄今为止，在细菌纤维素的工业化生产过程中依然存在很多问题亟待解决，这些问题的存在也严重阻碍了细菌纤维素作为优良生物材料的广泛使用。其中，最严峻的工艺难题是在发酵后期，细胞会向环境中分泌一种水溶性多糖，acetan。这种物质会使发酵液粘度增加。Acetobacter xylinum是一种严格的好氧菌，常用于细菌纤维素的制备，在制备过程发酵液中acetan的累积，不仅影响了细胞对氧气的摄取，使胞内代谢反应减缓，同时作为主要的副产物，消耗了底物，使目标产物的产率下降，不利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供了一种构建微生物共培养体系产细菌纤维素的方法。该方法通过利用木醋杆菌在发酵过程中会分泌乙酸，衣藻是以乙酸为碳源的微生物，能消耗发酵液中的乙酸，使环境pH维持在适宜的水平，两种微生物共培养能实现互利共生，解决了发酵后期粘度过高造成的溶氧问题，同时能维持发酵过程中pH稳定，提高了细菌纤维素的产率，产率从3.67g/L提高到5.21g/L。

实现本发明目的的技术解决方案为：

第一步：木醋杆菌与衣藻分别进行种子培养；

第二步：将衣藻种子液经离心浓缩后，通过控制微流控技术，利用海藻酸钙固定衣藻，最终制备成线状凝胶；

第三步：木醋杆菌接种至发酵培养基中后，加入第二步中制备的衣藻，进行发酵动态培养；

第四步：发酵结束，除去木醋杆菌细胞和衣藻，获得纯净的细菌纤维素。

本发明与现有技术相比其显著优点是：

1、衣藻作为一种产氧的微生物，与木醋杆菌共同培养，在发酵后期，为细菌产纤维素提供氧气，能解决粘度带来的溶氧问题；

2、木醋杆菌在发酵过程中会分泌乙酸，衣藻是以乙酸为碳源的微生物，能消耗发酵液中的乙酸，使环境pH维持在适宜的水平，有利于细菌纤维素的产生积累，两种微生物共培养能实现互利共生

3、本发明涉及构建微生物共培养体系产细菌纤维的方法，工序简便、操作性强，可实现规模化、工业化生产，能极大地降低用于提高溶解氧含量而带来的动力消耗，并优化了木醋杆菌的生长条件，有利于缩短其生产周期。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明