[发明专利]一种应用通用式机械搅拌发酵罐生产细菌纤维素的方法

说明书

本发明公开了一种应用通用式机械搅拌发酵罐生产细菌纤维素的方法，具体包括如下步骤：配制种子培养基，向种子培养基中接入汉氏驹形杆菌，培养获得液体发酵菌种，配制液体发酵培养基，将液体发酵菌种接入液体发酵培养基中，培养后结束发酵，将发酵液匀浆漂洗，再碱煮漂洗，烘干称重测定产量，计算发酵得率。其中，在使用通用式机械搅拌发酵罐动态发酵阶段，采用六平叶+BT6的优选搅拌桨组合可以有效地提高发酵罐K_La，提升发酵过程中的溶氧和氧传递效率，从而提高细菌纤维素产量与得率。

技术领域

本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及一种应用通用式机械搅拌发酵罐生产细菌纤维素的方法。

背景技术

细菌纤维素(Bacterial cellulose，BC)是由醋酸杆菌和驹形杆菌等细菌产生的纤维素。相比于植物纤维素，BC不含半纤维素、木质素，具有纯度高、持水性强、可生物降解、生物相容性好、高比表面积等特性，应用广泛。BC的制备有静态培养和动态培养两种方式，静态培养制备的BC已在食品、医疗领域应用，但是静态培养发酵周期长、占地面积大限制其进一步发展。动态培养方式发酵周期短，但发酵产量低等问题使发酵成本较高，阻碍了其工业化生产，因此动态培养制备BC目前仍处于实验室阶段。

三角瓶虽然操作简便，易获得结果，但是具有体系小、搅拌不均匀的缺点，进一步的研究需要通过发酵罐放大进行。通用式机械搅拌发酵罐是工业化发酵生产的常用设备，其所用的搅拌桨主要分为轴向流搅拌桨和径向流搅拌桨，轴向流搅拌桨传质效率高、剪切均匀，径向流搅拌桨转速大、剪切力大。杨雪霞等研究发现，在机械搅拌罐中培养时，用剪切力大的六叶平桨进行发酵，细菌纤维素的产量最低，而用剪切力较低的框式桨进行发酵，细菌纤维素的产量较高(杨雪霞,董超,陈琳,等.剪切力对木葡糖醋杆菌及细菌纤维素合成的影响[J].纤维素科学与技术,2013,21(2).)。

BC的产率与氧转移速率和氧传递系数K_La成正比。氧气传递与发酵罐中使用的搅拌器的叶轮密切相关。叶轮在发酵过程中保持均匀性和气体传递方面起着至关重要的作用。传统上，六直叶涡轮(RT-6)属于径向流动叶轮，特别适用于传质和气体分散，已广泛用于发酵工业。然而，RT-6有一些缺点，例如输入功率较高，发酵罐中轴向搅拌混合不良，剪切力很高，很容易伤害细胞。轴向流动叶轮能够增加BC产量。值得注意的是，大多数轴向和径向流动叶轮的叶片相对于圆盘平面对称，而以垂直不对称叶片为特征的抛物线型圆盘涡轮搅拌器(BT-6)可以分散比RT-6叶轮多五倍的空气。

发明内容

针对现有发酵条件生产细菌纤维素过程中由于发酵体系中溶氧不足造成细菌纤维素产量低的问题，本发明提供一种了一种可行的应用通用式机械搅拌发酵罐生产细菌纤维素的方法，具体的是提供了一种应用不同组合的搅拌桨来提高通用式机械搅拌发酵罐生产细菌纤维素的方法，该方法通过改变发酵罐搅拌桨组合提高发酵体系K_La，并使细菌纤维素产量和得率显著提高。

需要明确的是本发明所用通用式机械搅拌发酵罐为本领域技术人员公知的通用式机械搅拌发酵罐，但是所用通用式机械搅拌发酵罐采用不同组合的搅拌桨来提高发酵体系K_La，并使细菌纤维素产量和得率显著提高。

本发明采用不同组合的搅拌桨来提高BC产量，具体组合有径向流六平叶涡轮搅拌器和三种轴向流搅拌器组合，分别为六平叶+三斜叶，六平叶+四斜叶，六平叶+六斜叶，以及采用径向流六平叶涡轮搅拌器和非对称叶轮叶片为特征的BT-6搅拌器；且本发明提到的不同组合的搅拌桨用于BC发酵还未见报道。

本发明提供了一种应用通用式机械搅拌发酵罐生产细菌纤维素的方法，汉氏驹形杆菌在利用通用式机械搅拌发酵罐动态发酵生产细菌纤维素过程中，通过采用不同组合的搅拌桨提高发酵罐K_La，从而提高细菌纤维素产量与得率。