基本信息
- 项目名称：
- 蜡样芽孢杆菌B904低泡沫培养基的构建
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究优化和构建了一种低泡沫培养基，较之原工业培养基，粘度显著降低，芽孢形成时间明显缩短，在工业发酵生产中具有较高的应用价值。
- 详细介绍：
- 本研究选用蜡样芽孢杆菌B904菌株，在避免使用消泡剂的前提下，通过优化和构建培养基从根本上减少泡沫量，减轻由于泡沫导致的装液量低、污染、菌损失等问题，增加经济收益，同时也为其他菌类低泡沫培养基的筛选提供研究思路。 研究结果表明，构建的培养基与现在工业生产所用培养基相比，粘度显著降低，发酵时间缩短为原来的50%，对工业发酵中培养基的选用有一定的指导意义。
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撰写目的和基本思路
- 本研究旨在通过筛选出满足低泡沫、低成本、高产量要求的碳源、氮源和微量元素的种类及配比，进而得到一种更适宜工业生产蜡样芽孢杆菌B904的低泡沫培养基。 实验思路（①-④均在实验室摇瓶条件下进行实验）： ①筛选出最佳碳源、氮源 ②确定最佳微量元素配比 ③确定最佳碳、氮源配比 ④初步验证构建的培养基的发酵效果 ⑤在1000L发酵罐条件下验证构建的培养基的发酵效果。
科学性、先进性及独特之处
- 培养基成分是影响发酵过程中泡沫量的重要原因，本研究并没有从普遍的消泡剂、机械消泡入手研究，而是优化和构建新的培养基配方，从根本上减少泡沫量，国内外在此方向研究甚少。其次，由于国内外没有定量测定培养基泡沫的仪器，而在外界条件相同的情况下，泡沫量很大程度上取决于液体的粘度。粘度越低，则相应的泡沫量越少。在本研究中首次采用粘度表征确定泡沫量。
应用价值和现实意义
- 1、本研究的供试菌株在农业、畜牧业等领域具有较高的应用价值； 2、通过优化和构建培养基从根本上减少泡沫量，避免消泡剂对菌生长产生的负面影响，具有更广泛的适用性； 3、对培养基配方进行优化和构建，将该成果应用于工业生产，避免因泡沫造成的培养基浪费，减少菌的损失，避免杂菌污染，增加发酵罐装液量，提高生产能力，从而大大降低生产成本，提高产量。
学术论文摘要
- 本研究选用蜡样芽孢杆菌B904，在避免使用消泡剂的前提下，通过优化和构建培养基从根本上减少泡沫量，减轻由于泡沫导致的装液量低、污染、菌损失等问题，增加经济收益，也为其他菌类低泡沫培养基的筛选提供研究思路。 本研究首先用单次单因子法确定最佳碳源氮源，用正交实验法确定微量元素配比；在摇瓶条件下用正交实验法确定碳氮源配比，得出优化后培养基配方；分别在摇瓶条件和1000L发酵罐中对比构建的培养基和工业培养基，验证其发酵效果。 通过以上实验确定优化和构建的培养基配比：葡萄糖1.5g/L，玉米粉3g/L，工业酵母膏2.5g/L，谷氨酸发酵废醪2.5g/L，硝酸钾2.5g/L，微量元素为磷酸二氢钾0.5g/L, 七水硫酸镁0.2g/L,一水硫酸锰0.01g/L,七水硫酸亚铁0.02g/L,七水硫酸锌0.1g/L,无水硫酸铜0.004g/L,二水钼酸钠0.02g/L,无水氯化钙1g/L。与工业培养基相比，粘度显著降低，发酵时间缩短50%，对工业发酵中培养基的选用有一定的指导意义。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1、江敏, 梁金钟. 益生菌腊样芽孢杆菌的筛选及培养基的优化[J]. 中国奶牛, 2006,2:12-14. 2、章冬梅. 泡沫对工业发酵的影响及控制[J]. 化工设计, 2008,18(1):17-20. 3、朱艳静, 李宇. 测定菌体浓度的简便方法[J]. 工业微生物，2006，34(4):47-49. 4、高鹤永, 弓爱君, 曲冬梅, 等. 正交设计法优化Bt发酵培养基[J]. 现代农药, 2004,3(5):11-12. 5、寇天平. 发酵生产中的泡沫消除[J]. 发酵科技通讯, 2006,35(1):22. 6、张路军, 田孝俊, 井金峰, 任伟. 浅析谷氨酸发酵生产中泡沫的产生及消除[J]. 发酵 科技通讯, 2004,33(4):16-17. 7、赵玉索, 有机硅消泡剂的研究及发展[J], 浙江化工, 2007,38(3):11-14. 8、陈延熙, 梅汝鸿. 作物增产菌及其选育与发酵工艺. 中国专利, ZL88106560.9, 1989-09-06.
同类课题研究水平概述
- 当前国内解决发酵过程中泡沫问题的方法主要有两种：使用消泡剂和机械消泡。 上世纪末对消泡剂的研究较多。20世纪90年代早期，有人曾就谷氨酸发酵和抗生素发酵生产中泡沫多的问题进行过研究，提到了控制消泡剂使用量、改变消泡剂流加方法、在发酵过程中的特定时间加入消泡剂和使用混合消泡剂等方法（张国顺等 《对谷氨酸发酵中消泡剂使用的探讨》 发酵科技通讯 1992年第21卷第3期；马忠海 《改进发酵消泡剂的初步探讨》 微生物学杂志1993年01期）。 2000年以来的有关消除发酵过程中泡沫的研究侧重点大多在机械消泡（通过机械力破碎泡沫）上。《机械搅拌式发酵罐中的消泡技术研究与探讨》一文就介绍了常用的消泡机械；还有人对消泡器械的转速、安装位置、结构等进行过研究（汪国刚 《高效消沫装置在谷氨酸发酵中的应用》 发酵科技通讯 2004年第3期）；有的公司还专门研发新型消除泡沫的机器并投入使用，例如发表在中国科技产业期刊2008年03期上的《北京博硕德恒公司：寻找“泡沫”之中的财富》介绍了该公司研发的自动吞沫机，该机器能将泡沫迅速吞噬并还原为料。然而目前机械消泡效果有限，而且在耗能等方面还存在一些不足。 综上所述，从优化培养基原料配比着手降低培养基泡沫量的方法鲜有人研究。有人曾用葡萄糖、淀粉、蔗糖等碳源替换豆饼粉进行试验，降低了发酵中的泡沫量（徐岩等 《华根霉产脂肪酶发酵培养基的研究》 工业微生物2000年第3期）。多数的文章中虽然提到改变培养基原料配比可以减少泡沫量，但是并没有进行深入研究,而且其实验中所涉及到的关于发酵泡沫量的检测，多是采用目测和定性描述的方式，并没有给出定量的测定。 根据研究文献显示，至少在国内，几乎没有人对通过优化培养基原料配比降低泡沫量的方法做过系统的实验研究，而通过本小组的实验结果看来，这种方法降低泡沫量的效果显著。
