[发明专利]一株具有高发酵密度的芽孢杆菌及其发酵生产方法

说明书

本发明公开了一株具有高发酵密度的芽孢杆菌，所述菌株命名为芽孢杆菌(Bacillus sp.)19‑B，其确定为具芽孢形态小且高发酵密度的巨大芽孢杆菌，该菌株已于2008年10月29日保藏在“中国典型培养物保藏中心”，保藏号为CGTCC No.M208187。本发明还公开了一种适于所述芽孢杆菌高密度发酵培养的培养基及发酵控制方式。实验证实，本发明的芽孢杆菌有效解决了目前芽孢杆菌发酵密度较低，发酵周期长的问题，同时利用本发明的发酵培养基使得芽孢杆菌19‑B的生物量在20小时内提高4‑5倍，最高生物量达到150亿/ml。预示该菌株在制备微生物菌剂及其生产方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一株具芽孢形态小且高发酵密度的芽孢杆菌及其发酵生产方法与应用。

背景技术

芽孢杆菌(Bacillus sp.)为革兰氏阳性菌，属于芽孢杆菌属(Bacillus)。它能够形成芽孢，其芽孢的抗辐射能力是大肠杆菌的36倍。其中的巨大芽孢杆菌为革兰氏阳性菌及好氧菌，工业上用于生产葡萄糖异构酶和VB₁₂，同时也是著名的解磷菌。因此，在农业上可用于制造磷细菌肥料并具有良好的肥效。巨大芽孢杆菌具体功效如下：1)巨大芽孢杆菌是一种解磷促钾细菌，能够分解土壤中的吸附态有机磷、无机磷，提高土壤肥力，促进作物增产；2)作为植物病害生物防治的主要生防细菌，巨大芽孢杆菌通过在生长发育过程中产生多种拮抗性或竞争性的代谢产物，以直接或间接方式阻碍或杀死病原菌；3)巨大芽孢杆菌不仅可以改善畜牧养殖环境，而且可以变废为宝，提高畜牧养殖效益；4)巨大芽孢杆菌在水体净化上具有一定的作用，可开发为水质微生态制剂应用到水源匮乏的养殖区域，降低养殖成本，提高养殖效益；5)巨大芽孢杆菌是异源表达的优良寄主，该系统与传统的原核表达系统(如大肠杆菌表达系统、枯草芽孢杆菌表达系统)相比，具有外源蛋白分泌能力强且不产内毒素；载体质粒稳定且不产生或很少产生胞外蛋白酶；胞外蛋白易于提取且提取成本低；使用的诱导剂廉价等优点。与哺乳动物表达系统相比，不存在培养时间长、支原体和病毒污染难控制等问题。

目前常用的微生物菌剂有枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等。相比于其它几种芽孢杆菌，巨大芽孢杆菌存在发酵菌数低、生产成本高的缺点，从而极大的限制了该类菌株在微生物菌剂领域的推广应用。一般巨大芽孢杆菌的发酵菌数在20-60cfu/ml发酵液之间，如饶犇等运用单因素试验、PB设计和响应面法优化，最终48小时发酵得到42.2×10⁸cfu/ml的菌数；陈凯等通过优化巨大芽孢杆菌P1的发酵配方，经过32小时培养菌数达到60×10⁸cfu/mL，芽孢比率达90％以上。造成巨大芽孢杆菌发酵菌数限制的主要原因在于该菌株菌体尺寸大，因此筛选一株形态较小且具有高生物量的巨大芽孢杆菌，并进一步开发生长速度快、高生物量、高芽孢率、低成本的发酵配方，对于其在微生物菌剂领域的大规模应用具有重要价值和潜力。

发明内容

针对现有的巨大芽孢杆菌发酵密度低生产成本高的瓶颈，本发明目的在于提供一株芽孢形态小、生长快、生物量高、芽孢产率高的巨大芽孢杆菌及相关大规模发酵生产工艺。

本发明所述的芽孢杆菌，其特征在于：所述菌株命名为芽孢杆菌(Bacillus sp.)19-B，其确定为具芽孢形态小且高发酵密度的巨大芽孢杆菌，该菌株已于2008年10月29日保藏在“中国典型培养物保藏中心”，保藏号为CCTCC No.M 208187。

具体的，上述芽孢杆菌(Bacillus sp.)19-B菌体呈杆状，末端圆。单个或呈链状排列，初期2.5-3.0×1.5微米，能运动，革兰氏阳性，可产椭圆形芽胞，芽孢中生，芽孢尺寸明显变小(1.2×0.8微米)。在普通营养琼脂培养基中生长良好，其上的菌落呈圆形，边缘整齐，扁平状，中部略微有小突起，黄色，毛玻璃状表面，4℃放置一段时间后表面呈现光滑发亮，过夜培养后菌落直径3-5mm。

上述芽孢杆菌(Bacillus sp.)19-B生长温度为25-42℃，最适生长温度为37℃。