[发明专利]一种改善的微生物培养方法

说明书

本发明提供一种改进的培养嗜盐微生物的方法，在该方法中，常规用于为嗜盐微生物提供高盐环境的NaCl被全部或者部分地替换为其他钠盐，由此可以降低发酵体系中的氯离子浓度，从而减少发酵体系的氯离子对发酵设备的腐蚀作用，有利于后续废水处理，而且还可以在开放式发酵中减少杂菌污染。本发明还涉及用于上述培养的培养基。

技术领域

本发明涉及一种改善的培养嗜盐微生物、特别是嗜盐细菌的方法。

背景技术

1.嗜盐菌发酵

在利用微生物发酵生产目的产物比如聚羟基脂肪酸酯(PHA)的领域中，采用嗜盐微生物发酵具有可进行开放性发酵而无需灭菌、细胞密度高、产量高等优点，因此在生产领域备受关注。在嗜盐微生物的开放式发酵中，常用的培养基中往往添加高浓度NaCl(例如60g/L的NaCl)，其有助于维持较高的胞外渗透压，为嗜盐菌提供相对合适的外部条件，以免除其他杂菌的影响，达到开放式发酵的目的。

2.含盐环境对金属的腐蚀及氯离子的不利影响

金属在含盐溶液中易发生电化学腐蚀，根据溶液的酸碱情况表现为析氢腐蚀或吸氧腐蚀，具体表现为：在酸性条件下，氢离子得电子生成氢气，而在中性及碱性环境下，水和氧气得电子生成氢氧根。在电化学腐蚀中，盐浓度高会导致较高的溶液导电性，从而进一步增强腐蚀作用。

同时，在实际生产中，一般采取的发酵设备都采用不锈钢制成，不锈钢能够抗腐蚀主要是因为其中掺杂有铬、镍等耐腐蚀元素，铬、镍会使不锈钢在氧化介质中形成一层致密的氧化膜，使其表面钝化，阻止其与氧气发生反应，从而避免或减少进一步腐蚀。而液体培养基中的氯离子具有很强的活化性能，它会破坏金属表面的氧化膜，并阻止不锈钢表面进一步成膜。实际上，氯离子对于不锈钢的点蚀具有引发作用，且随着其浓度增大，作用加强，但达到高浓度后，趋于平缓。

3.高氯离子发酵对下游的废水处理造成的问题

高盐废水处理的问题主要在于在这样的高渗情况下，微生物很难生存，导致用于处理废水的微生物活性污泥难以驯化和稳定存在。同时，为了达到城市污水的排放标准，其中的离子浓度也需降低到一定的数值。但是如果采用高氯化钠浓度的培养基，不仅难以用生物方法处理，而且氯离子作为阴离子，是一种相对难以处理和分离的离子。大部分的氯盐都可溶，而且溶解度非常高，使其很难沉淀析出，且容易转化为有毒且不易利用的次氯酸盐等产物。

尽管已经注意到培养基中采用高浓度NaCl会引起上述问题，但迄今为止，仍没有发现令人满意的减少NaCl浓度、甚至不使用NaCl的替代培养基，这一方面是出于成本的考虑；另一方面是已有一些研究发现，当将常规培养基中的NaCl用其他盐替代时，可能引起微生物的生长减缓，干重降低，不利于最终的产物合成。

因此，开发一种减少使用NaCl、甚至不使用NaCl的培养基和培养方法对于嗜盐微生物发酵和生产具有重要意义。

发明内容

本发明的发明人进行了大量实验研究以解决以上问题。结果发现，当将用于嗜盐微生物培养中的NaCl全部或者部分地用其他钠盐(如硫酸钠、磷酸钠、柠檬酸钠、乙酸钠、葡萄糖酸钠、硝酸钠、碳酸钠中的一种或多种)替代时，嗜盐微生物的生长情况良好，并未如常规预期的那样减弱，并且产物合成也没有降低。采用这样的培养方案，由于减少了培养基中的NaCl用量，可以减轻因NaCl存在引起的发酵体系对发酵设备的腐蚀作用，降低发酵体系中的氯离子浓度从而有利于后续废水处理。并且，发明人还意外地发现，采用其他钠盐如Na₂SO₄代替NaCl进行开放式发酵时，可以更有效地避免杂菌产生。

基于以上内容，本发明涉及以下方面。

在一个方面，本发明涉及一种培养嗜盐微生物的方法，其中在用于培养所述嗜盐微生物的基础培养基中添加钠盐和碳源，其中该钠盐是除NaCl以外的钠盐，或者NaCl与其他钠盐的组合。