[发明专利]一种丁酸梭菌高密度连续发酵的方法及丁酸梭菌微生态制剂的制备方法

说明书

本发明涉及微生物发酵领域，公开了一种丁酸梭菌高密度连续发酵的方法及丁酸梭菌微生态制剂的制备方法。本发明首次采用多级连续发酵，将上级发酵罐中的发酵液以每小时5～10％发酵罐体积的速度放出到下级发酵罐中，通过补加发酵培养基或补料培养基，控制各级发酵罐中的残糖浓度，直至最后一级发酵罐中的残糖在15％以下时，放出发酵液即为丁酸梭菌菌液。将丁酸梭菌菌液于载体一起真空搅拌干燥，得到丁酸梭菌微生态制剂。本发明高密度多级连续发酵的方法能够控制各级发酵罐中菌体的生长速率与菌体密度，最大限度的降低了代谢产物的累积，促进丁酸梭菌在发酵后期的进一步生长，得到的丁酸梭菌菌液菌体浓度达到10¹¹cfu/ml以上。

技术领域

本发明涉及微生物发酵领域，尤其涉及一种丁酸梭菌高密连续发酵的方 法，还包括一种连续发酵生产高密度丁酸梭菌微生态制剂的方法。

背景技术

丁酸梭菌，即酪酸梭菌，又名丁酸梭状芽孢杆菌，是一种广泛存在于动 物或人的肠道、酸奶和土壤的厌氧革兰氏阴性菌。丁酸梭菌能形成内生芽孢， 具有耐高温、耐胃酸、耐胆盐，耐部分抗生素等特性。同时，丁酸梭菌能够 刺激免疫系统，提高机体免疫力，其代谢产物具有一定抗癌，促进小肠细胞 自我修复与提高小肠细胞吸收功能。丁酸梭菌的诸多优点使其在临床医学和 畜牧业方面广泛应用于整肠药物、保健食品、饲料添加剂、微生物肥料等， 是一种较为理想的应用前景的微生态制剂。随着抗生素滥用日益严重，丁酸 梭菌活菌制剂作为替代减少抗生素的使用在预防肠道疾病中具有重要意义。 丁酸梭菌菌剂的活性与其数量密切相关，现阶段限制丁酸梭菌的使用推广主 要是发酵密度不高。由于丁酸梭菌在生长过程中会产生大量有机酸类代谢产 物，导致培养液的pH值迅速下降；当培养液的pH值降到4.5以下时，菌体 的生长繁殖就会受到抑制。因此，采用传统的菌种生产工艺，菌种的数量得 不到保证，且生产成本高。

现有技术对丁酸梭菌的发酵均采用了分批发酵的形式，发酵周期长，同 时菌体的生长容易受到代谢物积累的负反馈，抑制其生长，导致其菌体发酵 密度不高。专利CN100523171C，使用石蜡隔绝空气对丁酸梭菌进行发酵， 操作不便，发酵密度较低，为15-20×10⁸cfu/ml，发酵周期为45小时。专利 CN102220269B中丁酸梭菌为固体发酵，密度为4.35×10⁹cfu/ml，发酵周期 长40～55h。专利CN103710286B对丁酸梭菌为二级种子发酵，步骤繁琐， 同时发酵周期为28～32小时，发酵密度最高为2×10⁹cfu/ml。

发明内容

本发明的目的是为了避免分批发酵的劣势，提供了一种丁酸梭菌的高密 度连续发酵方法，最大限度的降低代谢产物的累积，减小负反馈，促进丁酸 梭菌在发酵后期的进一步生长，提高丁酸梭菌的发酵密度。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种丁酸梭菌的高密度连续发酵方法，包括如下步骤：

将发酵罐串联，接入发酵培养基，通入保护气体；

在一级发酵罐中接种丁酸梭菌种子液进行连续发酵培养；当所述一级发 酵罐中残糖浓度低于一级设定值时，以每小时5～10％发酵罐体积的速度放出 发酵液到二级发酵罐中，同时一级发酵罐补充相应体积的发酵培养基，维持 残糖浓度在一级设定值范围内；

当二级发酵罐中装液量体积达到70～80％罐体积时，监测残糖浓度，当 残糖浓度小于二级设定值时，以每小时5～10％发酵罐体积的速度释放发酵液 到下一级发酵罐，同时二级发酵罐补充相应体积的补料培养基，维持残糖浓 度在二级设定值范围内；

按照二级发酵罐的方法依次调节下一级发酵罐的残糖浓度，当最后一级 发酵罐中残糖浓度在15％以下时，放出发酵液即为丁酸梭菌菌液。