一种高产细菌纤维素的混合菌剂及其生产椰果纤维的方法与流程

本发明涉及微生物发酵，尤其是涉及一种高产细菌纤维素的混合菌剂及其生产椰果纤维的方法。

背景技术：

1、细菌纤维素(又称椰果纤维)是某些特定微生物种属在静态或动态环境中发酵产生的一种天然纤维素，是细菌产生的一种胞外产物。细菌纤维素是吡喃型葡萄糖单体通过β-1,4-糖苷键连接而形成的一种无分支、大分子直链聚合物，具有(c6h10o5)n的组成，直链间彼此平行，不呈螺旋构象，无分支结构。木醋杆菌作为产细菌纤维素能力最强的菌株在国内外被广泛研究。

2、细菌纤维素是一种凝胶状的亲水性多糖物质，是由β-1,4糖苷键连接的均一的葡聚糖，是一种可生物降解的理想新型聚合物，具有许多独特的性质，包括：极强的持水性、高纯度、超细性、高杨氏模量、超强性能和形状可塑性、高亲水性和透气透水性、良好的生物适应性和可降解性、生物合成时形状和性能的可调控性等。

3、细菌纤维素由于拥有众多独特性质，目前是世界上公认的性能优异的新型生物材料，在医药、化工、食品等领域具有广阔且高附加价值的应用，如创伤敷料、人工血管、组织工程支架等生物医学领域，造纸、无纺织物、石油开采等化学领域，可作为增稠剂、结合剂、成型剂、分散剂及膳食纤维食品广泛应用于食品领域等。

4、目前，细菌纤维素工业化生产仍存在可利用碳源单一、产量低、生长周期长、发酵环境差等问题，一些专利涉及提高细菌纤维素产量。专利cn106497789公开了一种具有细菌纤维素高生产能力的细菌菌株的筛选方法；专利cn103060229公开了一种木醋杆菌及混合菌群发酵高产细菌纤维素的方法；专利cn104372048公开了一种提高木醋杆菌发酵生产细菌纤维素产量的方法；以上专利均存在筛选菌株仍然不适用于工业化生产的问题，且原料成本高，操作复杂，生产周期长等问题。大量专利及文献中细菌纤维素生产普遍采用浅盘静态发酵，不密闭容易受其他杂菌的影响且受环境影响因素较大。

5、细菌纤维素具有广泛商业应用前景，但目前生产成本较高，局限性大。提高细菌纤维素产量有利于降低成本，扩大应用，提高发酵稳定性有利于进一步提高经济效益。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种高产细菌纤维素的混合菌剂及其生产椰果纤维的方法。本发明通过优化菌株生长环境及发酵方式，可以提高椰果纤维得率及品质。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明的第一个目的是提供一种高产细菌纤维素的混合菌剂，所述混合菌剂包括木葡糖酸醋杆菌和肠膜明串珠菌；木葡糖酸醋杆菌和肠膜明串珠菌的质量比为1:0.1-0.5，总活菌数在107-108cfu/ml。

4、在本发明的一个实施例中，所述木葡糖酸醋杆菌jgg1(komagataeibacteroboediens jgg1)，保藏编号为cctcc no：m 20221774。

5、在本发明的一个实施例中，所述肠膜明串珠菌命名为肠膜明串珠菌肠膜亚种jgg2(leuconostoc mesenteroides subsp.mesenteroides jgg2)，保藏编号为cctccno：m20221775。

6、本发明的第二个目的是提供一种所述混合菌剂用于生产椰果纤维的方法，所述方法包括如下步骤：

7、(1)种子液制备：将葡糖酸醋杆菌和肠膜明串珠菌分别接种至装有扩培培养基的试管中，按每代扩大10-20倍的产量，培养温度25℃-35℃，每代培养2-4d，通过2-5代的转代扩培，获得所需种子液，菌浓扩培至107-108cfu/ml；

8、(2)接种发酵：将木葡糖酸醋杆菌和肠膜明串珠菌种子液按照质量比1:0.1-0.5混合，配制发酵培养基，按1％-20％重量接入种子液，经过搅拌后将发酵液装入容器箱，在25-35℃的条件下静置培养6-8d得到高产量的椰果纤维。

9、在本发明的一个实施例中，种子液制备所需扩培培养基由10-100g/l碳源、0.5-20g/l氮源和0.5-20g/l无机盐组成，初始ph范围为2.5-6.5；培养方式为振荡培养或静置培养。

10、扩培培养基中的碳源和氮源由0.8g/l-40g/l的水果汁进行补充，所述水果汁为椰浆、椰子水、菠萝汁中的一种或多种。

11、在本发明的一个实施例中，振荡培养时摇床转速是50-200r/min，培养时间6-72h；静置培养时，培养24-72h。

12、在本发明的一个实施例中，接种发酵所需发酵培养基由10-100g/l碳源、0.5-20g/l氮源和0.5-20g/l无机盐组成；初始ph范围为2.5-6.5。

13、发酵培养基中的碳源和氮源由0.8g/l-40g/l的水果汁进行替代补充，所述水果汁为椰浆、椰子水、菠萝汁中的一种或多种。

14、发酵培养基也可由50％-70％发酵废液、5-15g/l碳源、0.5-20g/l氮源组成，所述发酵废液为发酵终点剩余液体。

15、在本发明的一个实施例中，所述碳源为蔗糖、葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、冰醋酸、乙醇及甘油中的一种或多种；所述氮源为蛋白胨、酵母浸粉、玉米浆、尿素、硫酸铵、氯化铵、磷酸氢二铵中的一种或多种；所述无机盐为钠盐、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐和磷酸二氢盐中的一种或多种。

16、在本发明的一个实施例中，所述容器箱包括箱体和盖子两部分，盖子上开1-10个透气孔后进行密封，透气孔处分别装有微孔滤膜、透气膜或透气阀或盖子与盒子采用迷宫式透气方式；箱体上口部配有密封条，与盖子紧密结合，形成一个密封但是透气的环境，堆垛后搬动过程中液体不易洒漏。

17、箱体底部设有支脚，可以保障箱体堆垛后，盖子上的透气孔不会被覆盖。

18、在本发明的一个实施例中，微孔滤膜为聚四氟乙烯(ptfe)膜、尼龙膜、聚偏氟乙烯膜或者混合纤维素酯中的一种；所述微孔滤膜的微孔直径大于0.01mm；透气膜与透气阀的透气量在200-8000ml/min，材料为聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚四氟乙烯(ptfe)中的一种，具有阻水透气的性能。

19、本发明的第三个目的是提供一种高产细菌纤维素的混合菌剂通过发酵制备得到的椰果纤维。

20、本发明有益的技术效果在于：

21、本发明在封闭但透气的容器箱中进行发酵，生产细菌纤维素较稳定，不易受其他杂菌的影响，发酵所用的密闭环境可以有效防止细菌交叉污染，并且容器箱经过特殊设计，箱子上口部配有密封条，与盖子紧密结合，密封性好，搬动过程液体不易洒漏，可实现层层堆积，极大程度方便工业化搬运以及充分利用发酵室空间。

22、采用本发明生产椰果纤维的方法，细菌纤维素产率最高可达20g/l，通过优化扩培培养基组分，并采用振荡培养大大提高种子液的菌浓度，更加高效率的去生产细菌纤维素，也对发酵培养基进行组分优化，进一步提高细菌纤维素产量。

23、本发明混合菌剂具有良好的性能及生产效率，利于工业化大规模生产，具备显著的经济效益和社会效益方法。该菌剂生产的椰果纤维可广泛应用于食品、医药、造纸等领域，具有高持水性、高凝胶强度特点。