[发明专利]优化菊粉发酵培养基提高细菌纤维素干膜产率、质量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及细菌纤维素生产领域，具体地说，是一种优化菊粉发酵培养基提高细菌纤维素干膜产率、质量的方法。

背景技术

椰子水是最早用于生产细菌纤维素的原料，也是目前普遍使用的原料。近年来,细菌纤维素凭借其优良的特性被广泛运用于医疗、纺织、环保、造纸等诸多领域，导致细菌纤维素需要量巨大，使得有限的椰子水资源早已供不应求，且以椰子水为主要原料具有地域性限制，无法满足市场扩增的需要。寻找替代椰子水的细菌纤维素原料成为研究的一大热点。本发明人所在课题组前期研究表明，菊粉可用于培养细菌纤维素，但用纯菊粉（菊粉培养基基料）发酵细菌纤维素时，产量仅为0.26g/L,产量远低于基础培养基（化学合成培养基）的4.80g/L。本发明针对菊粉培养细菌纤维素干膜产率低的问题，以常用的木醋杆菌为试验菌株，对菊粉培养基基料进行优化，将所培养的细菌纤维素与基础培养基发酵的细菌纤维素在产量和产品特性方面进行比较，以期找到一种提高细菌纤维素干膜产率、质量的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对目前椰子水生产细菌纤维素存在生产周期长、产量低、劳动强度大、生产成本高、受原料季节性和地域性限制的问题，研究用其他原料代替椰子水，生产出产量高、质量好的细菌纤维素。具体地说是利用菊粉代替椰子水，通过优化菊粉发酵培养基提高细菌纤维素干膜产率和质量的方法。

本发明一种优化菊粉发酵培养基提高细菌纤维素干膜产率、质量的方法，是通过采用Plackett-Burman试验设计方法，对发酵细菌纤维素的菊粉发酵培养基中主要组分进行筛选，将效应显著因子作为关键因素进一步优化，探讨菊粉发酵培养基各组分的最优配比，获得优化的菊粉发酵培养基配方配比为：酵母膏10g，蛋白胨8.0g，磷酸二氢钾4.3g，硫酸镁2.5g，用菊粉培养基基料配成1000ml，121℃灭菌20-30min，灭菌冷却后无菌地加入无水乙醇30ml，用优化了的菊粉发酵培养基发酵细菌纤维素的产率为5.54g/L，是菊粉培养基基料发酵细菌纤维素干膜产率0.26g/L的21.31倍，比基础培养基发酵细菌纤维素干膜产率4.80g/L提高了15.42%，主要质量指标优于基础培养基培养的细菌纤维素。

所述的Plackett-Burman试验设计方法是以蛋白胨、酵母膏、KH₂PO₄、MgSO₄、FeSO₄、柠檬酸、无水乙醇7种成分作为Plackett-Burman试验的7个因素，每个因素取高、低2个水平，以细菌纤维素干膜产率g/L为响应值，按照Plackett-Burman试验设计进行12组试验，得到其中显著影响的因素为无水乙醇。

将效应显著因子作为关键因素进一步优化，是对显著影响细菌纤维素干膜产率的无水乙醇进行优化，通过考察2.2%-4.0%v/v无水乙醇添加量对细菌纤维素干膜产率的影响，发现细菌纤维素干膜产率随无水乙醇添加量的增加呈现先增加后减小的过程。当无水乙醇添加量为3.0%v/v时，细菌纤维素干膜产率达到最高值。

上述所指菊粉培养基基料的制备方法为：经DNS法测菊粉的总糖含量为78.82g/100g菊粉，将此菊粉63.5g溶于1000ml蒸馏水中，所得菊粉溶液总糖含量为50g/L。

上述所指基础培养基配方为：蔗糖50g，酵母膏10g，蛋白胨8.0g，磷酸二氢钾4.3g，硫酸镁2.5g，用蒸馏水配成1000ml，灭菌冷却后加入无水乙醇30ml，利用基础培养基发酵细菌纤维素的产量为4.80g/L。

上述所指的细菌纤维素主要质量指标为持水性、结晶度、热稳定性。

用优化的菊粉培养基制备细菌纤维素的方法为：

（1）配制优化的菊粉发酵培养基（简称发酵培养基）1000ml；

（2）加入80ml经过培养24小时的木醋杆菌种子液；

（3）于30℃恒温培养箱静置培养8天；

（4）收集细菌纤维素膜，用蒸馏水反复冲洗除去膜表面的培养基及杂质后，置于80℃，0.1mol/L的NaOH溶液中，维持2h，以除去菌体蛋白和残余培养基，至膜呈乳白色半透明状，冷却至室温；

（5）将步骤（4）的细菌纤维素膜用0.1mol/LHCl中和30min，蒸馏水充分洗涤；

（6）将步骤（5）在80℃下干燥至恒重即得成品。

有益效果