[发明专利]一种海洋光合细菌规模化生产方法

说明书

本发明公开了一种海洋光合细菌规模化生产方法，包括需氧不需光发酵过程和光厌氧发酵过程两个阶段；首先是在需氧不需光的发酵过程中，海洋光合细菌菌种与需氧不需光发酵阶段培养基按1∶（5‑20）的体积比混合后置于发酵容器中发酵，发酵液的溶氧分压为50%‑100%饱和溶氧分压，细胞密度OD₆₆₀达0.8以上后停止发酵；第二阶段的光厌氧发酵过程中，将第一阶段发酵液按照1：（3–15）的体积比通入到透明无菌的管道中，采用光厌氧培养基，发酵过程光强要求1200‑8000Lux之间，每天光照时间在8‑24小时；当菌体的浓度OD₆₆₀大于1.2，且OD₆₆₀每天的增长量小于0.1时，终止发酵。本发明具有发酵时间短，设备简单，投资少，发酵光合细菌菌液浓度高，质量好，过程可控的易于大规模生产的特点。

技术领域

本发明涉及一种细菌的培养方法，特别涉及一种海洋光合细菌的高效大规模生产方法，属于生物技术领域。

背景技术

光合细菌（photosynthetic bacteria，简称PSB）通常是指一大类能够在有光照缺氧的环境中能进行不放氧的光合作用的一群微生物，光合细菌细胞内只有一个光系统即PSI，区别于绿色植物的是，它们的光合作用是不产氧的。光合细菌光合作用的原始供氢体不是水，而是一些有机物，其光合作用的结果是可以分解有机物，光合细菌独特的生理特性使它们在生态系统中的地位显得极为重要。尤其在水环境污水处理和水产养殖中由于其具有较强净化污水功能而广泛被使用水质净化以及水环境生态改良剂。

另外光合细菌还具有非常重要营养及保健功能，光合细菌是营养成份很丰富的菌类之一，其蛋白质含量高达65％，氨基酸组成丰富；光合细菌还含有丰富的维生素，特别是人和动物幼体发育所必需的B族维生素类，如B12、叶酸等，光合细菌菌体生物素的含量很高，是啤酒酵母和小球藻的20至60多倍。此外还含有多种微量元素、促生长因子、促免疫因子和辅酶Q、5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）、卟啉、核糖核酸（RNA）和类胡萝卜素等重要生理活性物质。国外的一些保健品的品种中都有加不同比重的光合细菌菌液。

由于这些特点，近年来在有机污水处理，水产养殖，生物菌肥，农业种植，食品，医疗和保健等领域掀起了使用光合细菌的热潮。

相对于光合细菌的巨大需求，我国在光合细菌的生产技术上、规模化生产等方面目前还非常不成熟。尤其在海洋光合细菌的规模化生产方面技术不成熟，其中主要表现在以下几个方面：

1、光合细菌的常规培养方法依赖于光照，而大规模生产受限于昂贵的光反应器的投资成本，国内多目前多采用粗放光静止培养方法，利用透明玻璃瓶、塑料瓶、玻璃缸、塑料袋或塑料桶等容器进行光照静置小体积培养，在大体积培养方面偶尔用槽式，池子等半开放或开放式培养，但这些培养方式进行光合细菌生产的存在规模小，或者培养效率低，菌体浓度和纯度低，易遭杂菌污染。

2、由于目前海洋光合细菌生产多采用光照静置培养，光合细菌是进行光自养或光异养生长，细菌的倍增时间长，造成生产周期长，通常需要7-20天。尤其是在规模化生产中，当从少量的菌种扩大生产到几十立方的规模，常规的光静置培养需要很长的时间，生产周期长，降低了设备利用率，增加了生产成本。

3、目前海洋光合细菌的规模化生产通常使用半开放和开放式的生产方式，培养基易染菌，光合细菌的得率低，菌体浓度通常低于10⁷ cfu/ml，并且开放生产中杂菌率非常高，影响产品品质。

4、目前海水光合细菌的培养基中沿袭淡水光合细菌培养方式，过度使用磷酸盐，容易与海水中的钙镁离子形成沉淀，一方面造成试剂浪费，并且会影响培养基的透明度，干扰生长过程对菌体生长密度的检测，同时浑浊的培养基还会减少有效光照强度。

由于上述这些问题的存在，极大限制了我国海洋光合细菌的规模化生产及其应用。

发明内容