[发明专利]一株肠杆菌FY-07及其静态液体深层发酵生产细菌纤维素的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术和生物材料技术领域，具体地说，它涉及一株肠杆菌FY-07（Enterobacter sp.FY-07）菌株，及利用该菌株进行静态液体深层发酵生产细菌纤维素的方法。

背景技术

细菌纤维素（Bacterial Cellulose，简称BC）是细菌产生的一种胞外多糖，由葡萄糖分子以β-1,4-糖苷键连接而成。与植物纤维素相比，细菌纤维素具有许多独特的性质：①高化学纯度和高结晶度，无伴生的木质素和半纤维素；②超精细的网状结构，纤维是由直径3~4nm的亚纤维组合成40~60nm粗的纤维束,并相互交织形成发达的超精细网络结构；③较高的弹性模量，其直径在0.01~0.1μm之间，弹性模量为一般植物纤维的数倍至十倍以上,并且抗拉强度高；④很强的持水能力，能吸收60~700倍于干重的水分；⑤较高的生物相容性和生物可降解性，不污染环境。由于细菌纤维素具有以上优异的特性，在造纸、食品、医药、扬声器材、生物医学工程、石油开采等行业中具有广泛的应用前景。

目前已经发现能够产生纤维素的细菌包括：Acetobacter，Alcaligenes，Sarcina，Rhizobium，Pseudomounas，Azotobacter，Agrobacterium，Achromobacter，Aerobacter，Gluconacetobacter，Vibrio，Salmonella，Escherichia等。其中只有Gluconacetobacter和Acetobacter的某些种具有商业化生产前景。但这两个属的纤维素产生菌均为好氧菌株，只能在供氧充足的条件下大量产生细菌纤维素。氧的浓度对好氧菌的生长、纤维素的产量以及纤维素膜的物理特性均有很大影响。研究表明：当氧分压小于10%～15%时，纤维素的产量和膜的韧性随氧分压的增大而增强。这就要求在生产中必须设法满足氧的供应。例如可以通过增加培养基与空气的接触面积（薄层静态培养），这样做无疑会增加占地面积及劳动强度，不适合规模化生产；还可以采用通气、搅拌等方式增加溶氧（动态培养）。但静态培养和动态培养产生的纤维素虽然在化学成分上完全相同，但在形态和物理性能方面差异却很大，例如，静态培养比动态培养产生的纤维素结晶度、杨氏模量和产量等更高；此外，较高的剪切力可能使纤维素产生菌突变为不产纤维素菌株。因此，提高溶氧、降低剪切力是细菌纤维素培养方式的发展方向。随之出现了动态-静态二步培养法及独特的发酵反应器设计（例如生物转盘反应器、球形鼓泡塔等），但始终无法达到静态培养的效果。因此，目前细菌纤维素的生产主要是通过浅盘静态培养。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在好氧和厌氧条件下均能高产细菌纤维素的肠杆菌；同时提供一种利用静态液体深层发酵法生产细菌纤维素的工艺，以及从发酵终产物中提取细菌纤维素的方法。

本发明提供的肠杆菌FY-07（Enterobacter sp.FY-07）菌株，于2012年5月11日保藏于“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”（地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所），其保藏号为CGMCC No.6103，分类命名为肠杆菌Enterobacter sp.。

本发明提供的肠杆菌FY-07（Enterobacter sp.FY-07）菌株，可在普通牛肉汁、LB、营养琼脂营养培养基中生长，也可在含糖的无机盐培养基中生长并产生细菌纤维素。该菌株在15～40℃之间的任一温度，且于好氧和厌氧条件下均能生长。

本发明提供的肠杆菌FY-07（Enterobacter sp.FY-07）菌株，是以含糖无机盐培养基为基础从油田采出液中分离，并以糖为唯一碳源在30°C反复驯化培养而获得。

本发明提供的肠杆菌FY-07（Enterobacter sp.FY-07）菌落特征：在LB琼脂（蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L，NaCl5g/L，琼脂粉20g/L）平板上30°C培养24h即可长出白色、圆形菌落，菌落呈颗粒状，边缘规则，大小直径1～2mm，与培养基接触不紧密。

本发明提供的肠杆菌FY-07（Enterobacter sp.FY-07）菌株的形态特征：革兰氏染色阴性，菌体呈短杆状，大小0.5~1.0μm（宽）×1.0~2.5μm（长），不形成芽孢。