[发明专利]利用地衣芽孢杆菌发酵生产纳米硒的方法

说明书

本发明提供利用地衣芽孢杆菌发酵生产纳米硒的方法。本发明采用改良的发酵培养基和发酵工艺，大大提高了地衣芽孢杆菌(特别是菌株S13)生物合成纳米硒的产量和转化率，大幅度缩短发酵时间，显著提高了生物纳米硒的生产效率。具体来讲，地衣芽孢杆菌S13在5mM初始亚硒酸钠浓度下，生物纳米硒产量可提高至5mM，比已有方法提高了1.2倍，发酵时间由48h缩短至12h；在10mM初始亚硒酸钠浓度下，纳米硒产量可提高至9.6mM，比已有方法提高了4倍，发酵时间由48h缩短至24h。将本发明方法用于生物纳米硒的工业化制备，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及微生物发酵领域，具体地说，涉及利用地衣芽孢杆菌发酵生产纳米硒的方法。

背景技术

硒是人和动物必需的微量元素，是构成哺乳动物体内包括谷胱甘肽过氧化物酶和硫氧还原蛋白酶等在内的25种含硒蛋白和含硒酶的重要组成成分。研究表明，克山病、大骨节病、心血管疾病、癌症、肝病、糖尿病和生殖系统疾病等多种疾病均与缺硒有关。动物体硒元素主要来自膳食摄入，我国是世界上缺硒严重的国家之一，居民膳食硒摄入不足现象突出，根据《中国居民营养与慢性病状况报告(2015)》，2012年我国居民人均膳食硒摄入量只有44.6μg/d，远低于中国营养学会推荐的60-250μg/d的范围。而硒的安全剂量范围较窄，过量摄入会导致硒中毒。与亚硒酸钠、硒酵母、硒氨基酸等补充剂相比，纳米级别的单质硒毒性小，且具有显著的生物活性，是一种新型安全高效的硒补充剂。

纳米硒的合成主要有化学合成法和生物合成法两种，生物合成的纳米硒耐高温、稳定性更好，不易转化为无活性的黑色单质硒。又以微生物合成生物纳米硒最具开发潜力，研究发现，多种微生物都具有转化无机硒为低毒红色纳米硒的能力，如肠杆菌属(Enterobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、根瘤菌属(Rhizobium)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、伯克氏菌属(Burkholderia)、丛毛单胞菌属(Comamonas)、链霉菌属(Streptomyces)等。其中，芽孢杆菌易于发酵生产，地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和凝结芽孢杆菌等多种菌又是动物的益生菌，作为微生态制剂在养殖、医药上广泛应用，安全性高，是大规模生产生物纳米硒的重要菌种。但是现有技术条件下，芽孢杆菌合成生物纳米硒的产量比较低，硒的添加又导致菌体生长慢、发酵时间延长。因此，如何发挥现有菌种的潜力，提高纳米硒产量、缩短发酵时间、降低发酵成本，是生物纳米硒产业化过程中首先需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单高效的利用地衣芽孢杆菌发酵生产纳米硒的方法。

为了实现本发明目的，第一方面，本发明提供一种地衣芽孢杆菌发酵培养基，所述发酵培养基的配方为：葡萄糖5-25g/L或淀粉质碳源10-45g/L、酵母提取物5-25g/L、大豆蛋白胨5-25g/L、氯化钠10g/L、硫酸铵2g/L、氯化铵1g/L、氯化钙0.3g/L、磷酸二氢钾0.3g/L、硫酸镁0.3g/L，pH7.0-7.2。

优选地，所述发酵培养基的配方为：葡萄糖10-20g/L或淀粉质碳源40-45g/L、酵母提取物10-20g/L、大豆蛋白胨10-20g/L、氯化钠10g/L、硫酸铵2g/L、氯化铵1g/L、氯化钙0.3g/L、磷酸二氢钾0.3g/L、硫酸镁0.3g/L，pH7.0-7.2。

其中，所述淀粉质碳源选自玉米粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉或其它可溶性淀粉中的至少一种。

第二方面，本发明提供所述发酵培养基在地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)S13发酵生产纳米硒中的应用。

地衣芽孢杆菌S13可参见ZL201610946282.3，菌株S13的保藏编号为CGMCCNo.11742。菌株S13可通过中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)获得。

第三方面，本发明提供利用地衣芽孢杆菌发酵生产纳米硒的方法，包括以下步骤：