[发明专利]一种蛹虫草静置发酵的生物反应器及其发酵方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及一种蛹虫草静置发酵的生物反应器及其发酵方法。

背景技术

虫草素是虫草中主要的活性成分之一。虫草素具有多种生物学活性，如抗肿瘤、抗增殖、抗转移、抗菌、抗病毒、免疫调节和抗炎等。虫草素的制备主要有化学合成和生物合成两种方式。由于目前化学合成虫草素生产成本高，合成工艺复杂，收率低，产物纯化比较难，所以虫草素主要由生物合成法制备。生物合成法制备虫草素有两种途径：一是固体发酵获得虫草子实体，再从中提取；二是通过虫草液体发酵，从发酵液中直接提取。由于液体发酵比固体发酵在发酵规模、菌体生长速率、生长密度以及可控性上的优势，虫草液体发酵提取虫草素成为主要的虫草素制备方法。

现有的文献报道重复间歇表面液体发酵蛹虫草制备虫草素能达到15-17g/L，是发酵法制备虫草素的最优方法。但是该静置发酵方法由于传质速率较慢而培养基高度较小，大大限制了实际培养体积和发酵规模。但是目前还没有增强静置发酵传质速率的生物反应器和相应发酵方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种蛹虫草静置发酵的新型生物反应器。

本发明还要解决的技术问题是提供利用上述蛹虫草静置发酵的新型生物反应器进行发酵生产虫草素的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种蛹虫草静置发酵的生物反应器，它包括设置于磁力搅拌恒温水浴锅内的广口玻璃容器，广口玻璃容器底部设有倒置的不锈钢筛网，广口玻璃容器底部、不锈钢筛网内部设有磁力搅拌子，不锈钢筛网上设置一层无菌琼脂凝胶层，广口玻璃容器顶部包裹纱布。

其中，倒置的不锈钢筛网的顶部平面具有网孔；所述的琼脂凝胶层要完全覆盖住倒置的不锈钢筛网的顶部平面。

其中，所述的纱布为6层。

其中，所述的广口玻璃容器为100-1000mL玻璃烧杯，优选500mL玻璃烧杯。

磁力搅拌子的长度由广口玻璃容器的大小决定。当所述的广口玻璃容器为100mL时，配套使用Φ8mm×30mm聚四氟磁力搅拌子；当所述的广口玻璃容器为500mL时，配套使用Φ8mm×50mm聚四氟磁力搅拌子；当所述的广口玻璃容器为1000mL时，配套使用Φ9mm×70mm聚四氟磁力搅拌子。

不锈钢筛网的直径和高度由广口玻璃容器的大小决定。当所述的广口玻璃容器为100mL时，配套使用直径5cm、高度3cm、网孔10目的不锈钢筛网；当所述的广口玻璃容器为500mL时，配套使用直径8cm、高度4cm、网孔10目的不锈钢筛网；当所述的广口玻璃容器为1000mL时，配套使用倒置2层的直径12cm、高度5cm、网孔10目的不锈钢筛网。

其中，所述的无菌琼脂凝胶层由含有2-20g/L的腺嘌呤的15-40g/L琼脂粉水溶液经高温蒸汽灭菌后，倒入Φ6-12cm无菌培养皿中冷却制得；优选由含有10g/L的腺嘌呤的20g/L琼脂粉水溶液经高温蒸汽灭菌后，倒入Φ9cm无菌培养皿中冷却制得。

利用上述生物反应器进行蛹虫草静置发酵的方法，它包括如下步骤：

1)广口玻璃容器中，加入磁力搅拌子，并倒置不锈钢筛网，将发酵培养基倒入广口玻璃容器中使得液面高出不锈钢筛网1-3cm(优选2cm)，体系灭菌；

2)将蛹虫草从保藏斜面上刮入发酵培养基中22-30℃ 180-300转/分震荡培养3-5d得到种子液；

3)将步骤2)制得的种子液以5-20％v/v(优选10％v/v)的接种量接入步骤1)所述的发酵培养基中，覆上无菌琼脂凝胶层，以完全盖住不锈钢筛网的顶部平面，广口玻璃容器顶部用无菌纱布封口；

4)将步骤3)的广口玻璃容器置于磁力搅拌恒温水浴锅中搅拌培养，搅拌转速60-120转/分，温度设置为25-27℃，培养21-34d。

步骤2)中，所述的蛹虫草为Cordyceps militaris CICC 14014。

步骤2)中，优选将蛹虫草从保藏斜面上刮入发酵培养基中27℃ 250转/分震荡培养4d。

步骤1)或2)中，所述的发酵培养基配方为：葡萄糖30-50g/L，酵母膏6-12g/L，蛋白胨10-30g/L，磷酸二氢钾0.3-1.0g/L，磷酸氢二钾0.3-1.0g/L，硫酸镁0.3-2.0g/L，溶剂为水，用盐酸调pH值至5.0-7.0。优选的发酵培养基配方为：葡萄糖42g/L，酵母膏9g/L，蛋白胨17g/L，磷酸二氢钾0.5g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，硫酸镁0.5g/L，溶剂为水，用盐酸调pH值至5.8。