[发明专利]一种负离子粉促进微生物发酵的方法

说明书

技术领域

本发明属于发酵工程领域，具体涉及一种负离子粉促进微生物发酵的方法。

背景技术

随着人类科学的进步，对微生物的研究越来越深入，微生物在工业、农业、医药、食品、能源等领域中发挥的作用愈来愈令人瞩目，尤其是循环经济的建设，离不开微生物的参与及其应用技术的发展和创新。微生物生长效率高，能耗低，产生大量有益的生物活性物质，具有广泛的应用前景和极高的经济价值，然而在高密度发酵时，提高最终菌体生物量和目标产物的产率，缩短发酵周期，减少水电使用仍然是微生物发酵的制约因素。

大多数微生物都是好氧的，包括细菌、放线菌、真菌和某些微藻，且微生物只能利用溶解氧（DO），氧气在水中的传质系数很小导致气液传质阻力大，所以溶氧处于好氧微生物生长繁殖的首位。在25℃、1个大气压下，空气中的氧在纯水中的溶解度为0.25 mmol/L，在含有大量有机盐和无机盐的发酵液中的溶解度只有0.22 mmol/L，微生物耗氧速率大约为25~100 mmol/L/h，特别在高密度发酵时耗氧速率剧增。增加溶氧需提高搅拌速度，转速越高对设备的要求越高，电机的功率要足够大，罐体要足够稳定，密封更换频率会更高，且罐中大量气泡的产生和消泡剂的流加，会影响氧的传递和营养物的传质，进而抑制菌的生长。在微生物不同的生长时期，培养基碳氮比例不合适、溶解氧不足、有机酸或碱性物质的存在都会引起发酵液pH的波动。pH的变化不仅影响微生物的形态，而且改变细胞膜的通透性，阻碍营养物质的吸收和代谢产物的分泌。机体的重要组成核酸、蛋白质等对pH较敏感，随着pH的改变可遭受不可逆的破坏。适宜的pH能刺激微生物的生长，提高细胞的生物化学反应速度和生长速度。在微生物发酵过程中，通常需要通入氧气和流加pH调节剂来维持微生物的生长环境, 因此，增加溶氧、维持体系pH值稳定在高密度发酵中的研究具有重要意义。

负离子粉作为一种具有特殊功能的新型无机材料受到人们的关注，其资源非常丰富。高活性负离子粉可形成数万对电极，在接触水的瞬间对水产生电分解作用，可以控制水溶液体系的酸碱稳定性；由于压电性及热电性，负离子粉在外界环境变化时释放远红外线，使水的大分子集团变成小分子团，加速水分子运动，使普通水变成活性水，增强了水的溶解力、渗透力，达到水溶液富氧目的。因此，将负离子粉添加到微生物发酵体系中可以达到增加溶氧和稳定酸碱度的作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种负离子粉促进微生物发酵的方法，其操作简单，经济可行。

本发明所采取的技术方案如下：

1、在1L三角瓶中放入培养基，再将枯草芽孢杆菌或小球藻接入瓶中，在20~37℃下，140~210rpm的摇床上培养1~3d，得到摇瓶种子培养液。

2、在发酵罐中按比例加入培养基与负离子粉，高压灭菌30 min，并将种子培养液接入发酵罐中。

3、保持罐温20~37℃，罐压15~60 kap，搅拌速度80~130 rpm，通气量1:0.1~0.5，发酵培养时间1~8 d，然后放罐，过滤菌株和发酵液。

所述的在三角瓶和发酵罐中放入的枯草芽孢杆菌培养基配方为：蛋白胨10 g/L，酵母膏5 g/L，氯化钠10 g/L，水1L，调节pH值为7.2。

所述的在三角瓶和发酵罐中放入的小球藻培养基配方为：葡萄糖 20 g/L，KNO₃ 1.50 g/L，KH₂PO₄ 1.25 g/L，MgSO₄·7 H₂O 1.25 g/L，FeSO₄·7H₂O 20 mg/L，A5微量元素液1mg/L，水1L，调节pH 值为7。

所述的负离子粉是黑电气石经过粉碎、研磨、烘干、清洗制成的电气石粉，其平均粒径为0.1~15μm。

所述的发酵罐中负离子粉的添加量为培养基量的0.1~5%（质量体积百分数）。

所述的种子液的接种量为发酵液量的5%~20%（体积百分数）。

本发明与常规的微生物高密度发酵相比有着明显的促进作用，提高微生物生长速率，增大生物量，缩短发酵周期，不用流加酸或碱调节pH、增大罐压或通入纯氧等来保证发酵罐中溶氧的需求量，生产成本降低，节约能耗。另外负离子粉在发酵结束后可重复使用，不产生二次污染。

具体实施方式

以下是本发明的几个具体实施例，进一步说明本发明，但是本发明不仅限于此。

实施例1