[发明专利]一种用于双歧杆菌高密度培养的补料培养基及补料方法在审

专利信息
申请号: 202310510913.7 申请日: 2023-05-08
公开(公告)号: CN116536203A 公开(公告)日: 2023-08-04
发明(设计)人: 季学猛;刘海薇;付文慧;王津;王硕 申请(专利权)人: 南开大学
主分类号: C12N1/20 分类号: C12N1/20;C12R1/01
代理公司: 天津合正知识产权代理有限公司 12229 代理人: 邢月;张艳梅
地址: 300071*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 一种 用于 杆菌 高密度 培养 培养基 方法
【说明书】:

发明提供了一种用于双歧杆菌高密度培养的补料培养基及补料方法,补料方法包括如下步骤:将权利要求1所述的补料培养基通过碱泵与发酵培养基连接,根据所述的发酵培养基的pH值控制所述的补料培养基的补入量即成。本发明通过优化补料培养基及补料方法,无需发酵罐补料偶联技术便实现了根据pH值变化,利用碱泵自动补充碳源和碱液,实现了保持pH值和碳源浓度的稳定;该补料方法对发酵罐的设备技术要求低,操作简单,降低了发酵成本。

技术领域

本发明属于发酵工程领域,尤其是涉及一种用于双歧杆菌高密度培养的补料培养基及补料方法。

背景技术

双歧杆菌广泛分布于动物和人类的肠道中,已经发现双歧杆菌在维护宿主健康方面起着极其重要的作用,双歧杆菌作为益生菌的功能特性已经引起了越来越多的关注。双歧杆菌的益生菌制剂有潜力通过选择和加强有益菌群来调节肠道微生物群的组成和微生物平衡,从而更有利于人体健康。双歧杆菌制剂已被报道能改善肥胖相关特征、缓解便秘和增强免疫力。双歧杆菌已经成为国内外正在快速发展的微生态制剂中的主要菌种之一。努力探索双歧杆菌的高密度生长条件,对于提高该菌的生产效率和应用推广具有重要意义。

双歧杆菌的高密度培养条件的摸索主要涉及培养基组分和培养条件的优化。目前,MRS培养基是最常用的双歧杆菌等乳酸菌培养基,被广泛地用于双歧杆菌的发酵中。双歧杆菌的最适生长pH值在6.0-7.0之间,然而,由于双歧杆菌发酵过程中会产生有机酸等代谢副产物,导致培养过程中培养基的pH值不断地降低,限制细菌的生长。为解除酸等代谢副产物对双歧杆菌生长的限制,一些创新型的发酵培养方法已经被提出,比如细胞周期培养、透析培养、细胞固定培养和嵌入法。然而,这些方法在工业应用中受到了各种因素的限制。目前,分批的发酵罐内恒定pH培养方法仍然是主流,在发酵中通过添加碱性溶液来控制培养基的pH值,以减轻酸性生长抑制。在解除酸性生长抑制后,双歧杆菌的生长还受到渗透压和底物不足的限制。许多营养物在高浓度下导致的高渗透压对细胞有抑制作用,而为了达到高细胞密度,又必须供给大量的营养物质。因此,为了双歧杆菌培养中有效地利用底物,必须优化培养过程以解决底物浓度和渗透压之间的矛盾。将浓缩营养物以与其消耗速率成比例地加入反应器中是一种有效的解决底物浓度和渗透压之间的矛盾的方法,为此产生了多种形式的补料喂养模型:间歇喂养,恒定喂养和指数喂养。在间歇补料喂养中,通过周期性检查并补充生长基质中的葡萄糖含量达到稳定葡萄糖浓度的目的,然而,这种补料模型决定了必然需要大量人力。而且在对数生长阶段,细菌细胞快速消耗葡萄糖,因此在任何两个测量间隔期间可能发生底物缺乏,可能会导致补料不及时,进而影响细菌的生长。在恒定补料喂养中,饲料介质以恒定的流速持续添加到发酵培养基中。这种方法优点是减少了人力需求。但是,益生菌对葡萄糖的消耗速率不是恒定的,这就导致了低喂养速率可能导致细菌生长的底物不足,而高喂养速率会引起过量底物积累,也会抑制细菌生长。对于指数喂养模型,在益生菌前期生长阶段,指数喂养能够很好的耦合细菌对数生长。然而,在细菌对数生长后期,细菌生长速率趋缓,而流加速率继续指数增加会导致底物浓度迅速增加,进而对细菌菌株的生长能力造成不良影响。因此,指数喂养模型也不是合理的方法。综上所述,在益生菌菌株生长期间,这些方法均不能准确控制生长介质中的葡萄糖含量。

目前,针对双歧杆菌等厌氧菌发酵过程中产酸,而且产酸与消耗的碳源成正比的特性,通过将补料与碱泵偶联,可实现了补碱的同时补加碳源。然而,补料与碱泵偶联对于发酵罐技术要求高,该技术仍没有在实验室和工厂中得到广泛推广。

发明内容

有鉴于此,本发明旨在克服现有技术中的缺陷,提出一种用于双歧杆菌高密度培养的补料培养基及补料方法。

为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:

一种用于双歧杆菌高密度培养的补料培养基,该补料培养基包括质量比为1:5-20的氢氧化钠与葡萄糖。

进一步,所述的氢氧化钠在所述的补料培养基中的浓度小于等于50g/L,所述的葡萄糖在所述的补料培养基中的浓度小于等于500g/L。可减少补料培养基中氢氧化钠、葡萄糖和溶氧氧化还原反应产生的副产物浓度。

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