[發明專利]一種培養光合細菌的方法

有效

• 申請號: 200810222313.6
• 申請日: 2008-09-16
• 公開（公告）號: CN101358178A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發明（設計）人: 徐中文;張金燕;張興鋒;周紹生;張璐;李朱萍;孫建新;劉碩;許倩倩;閆海
• 申請（專利權）人: 廣東綠百多生物科技有限公司;北京科技大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12R1/01
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技術領域

本發明屬于生物技術領域，特別是提供了一種大規模培養高細胞濃度光合細菌的方法。

背景技術

光合細菌(Photosynthetic?Bacteria)是一大類能在厭氧光照條件下進行不產氧光合作用的原核生物的總稱，屬于革蘭陰性菌，分為紅螺菌科(Rhodospirillaceae)、著色菌科(Chromatiaceae)、綠菌科(Chlorobiaceae)和綠色絲狀菌科(Chloroflexaceae)4個科，菌細胞主要分為桿狀和球形2種不同形態，是地球生命起源的先鋒物種之一。其中紅假單胞菌(Rhodopseudomonas)和紫色無硫菌(Rhodospirillaceae)是產業化生產較多的光合細菌菌種。光合細菌的蛋白質含量高達60％以上，同時富含可以作為細胞代謝激活劑和天然抗氧化劑的輔酶Q10(泛醌)及具有抗癌作用的類胡蘿卜素，具有重要的營養和藥用價值。目前，光合細菌在畜禽飼料添加劑促進動物生長、處理高濃度有機廢水、水產養殖水質的凈化和農業高效活性菌肥等方面都發揮了越來越重要的作用。

國內外研究現狀顯示，目前光合細菌主要有動態和靜置2種培養方式，培養裝置有開放和密閉2種類型。國外有采用透光的密閉式光生物反應器動態連續培養光合細菌的報道，但在國內多采用玻璃缸和塑料桶在光照下靜置密閉培養。動態密閉培養一般在透光的反應器內進行，為了保持培養物能夠得到充分的光照，通過泵使光合細菌液體培養物流過螺旋透光的玻璃管。對于靜置封閉培養光合細菌的規模生產工藝一般分為四級培養，分別是一級試管種的轉接和純化；二級錐形瓶培養，培養體積1～5升；三級擴大培養，培養體積25～50升；四級擴大培養，培養體積為100～500升。

雖然光合細菌的生產方法有很多種，但是到目前為止還多限于采用玻璃缸和塑料桶在光照下靜置密閉的小規格培養方式，如何大規模培養光合細菌是制約光合細菌培養與應用的瓶頸問題。由于光合細菌生長過程中機體內發生的生物化學反應是酶促反應，而酶促反應都有一個最合適的pH值范圍。溶液pH值的改變將直接影響酶的活性中心的存在形式，改變底物分子和酶分子的帶電狀態，從而影響酶與底物的結合。光合細菌培養的最適pH在7.0左右，過高或過低的pH值將會影響酶的穩定性，進而使酶遭到破壞，導致光合細菌生長速率降低。我國企業生產的光合細菌細胞濃度一般僅維持在30億/毫升左右，pH過高是限制光合細菌達到快速可持續生長的一個重要原因。因此在大規模培養條件下，研究確定既可以使光合細菌能夠快速生長，同時又能夠維持培養物pH的穩定，是實現高水平光合細菌產業化生產的重要研究內容。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大規模培養高細胞濃度光合細菌的方法，不僅提高光合細菌的培養規模，而且可以保持光合細菌的快速生長，以提高產業化生產光合細菌的產量和質量。

本發明采用水泥池作為光合細菌的培養容器，配制1200升到6000升液體培養基，按照15％的體積比接種180升到900升光合細菌菌種液后，用透光塑料薄膜將光合細菌液體培養物覆蓋密封，使薄膜與液面緊貼保持無氣體交換的厭氧狀態，同時避免空氣中的灰塵等灑落于培養物中。在平均溫度大于20℃太陽光照射下進行培養。

接種培養光合細菌后，每天取樣檢測培養物的pH值，通過添加5％到30％濃度的乙酸溶液并迅速攪拌均勻，使光合細菌培養物pH降低到7.0。

所述水泥池的長為4～6米，寬為3～5米，高為0.1～0.3米。

本發明利用大型水泥池，借助自然的太陽光照射，在平均溫度20℃以上條件下，采用單一培養容器對光合細菌進行1.0m³以上體積的大規模培養。當乙酸鈉作為碳源培養光合細菌過程中，會導致培養物pH的快速升高，使光合細菌的生長受到明顯抑制。通過在培養物中添加乙酸，一方面可以降低光合細菌培養物的pH值，使其維持在光合細菌生長的最適范圍內，另一方面乙酸可以作為光合細菌生長的碳源，可以保證光合細菌的快速持續生長，實現了光合細菌的大規模產業化生產。

本發明的優點在于：單一培養容器每次培養光合細菌體積達到了1.0m³以上，采用每天添加乙酸回調pH至7.0的控制，實現了光合細菌持續快速的生長，是一種快速、高效培養生產高細胞濃度光合細菌的有效方式。

附圖說明

圖1是利用構建的水泥池培養沼澤紅假單胞菌，每天添加或不添加乙酸降低沼澤紅假單胞菌培養物pH至7.0條件下，沼澤紅假單胞菌的生長曲線。其中，橫坐標為時間，單位：天；縱坐標為沼澤紅假單胞菌細胞干重濃度，單位：g/L。