[實(shí)用新型]一種細(xì)菌纖維素多片膜培養(yǎng)反應(yīng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201520728452.1
• 申請(qǐng)日: 2015-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204981845U
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張衡;朱春林;楊加志;孫汴京;自強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京榮之盛生物科技有限公司
• 主分類號(hào): C12M1/00
• 分類號(hào): C12M1/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種細(xì)菌纖維素多片膜培養(yǎng)反應(yīng)器及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

細(xì)菌纖維素與天然纖維素相比，具有許多獨(dú)特的性質(zhì)與優(yōu)點(diǎn)：(1)細(xì)菌纖維素是一種“純纖維素”，有高化學(xué)純度和高結(jié)晶度；(2)具有很強(qiáng)的持水能力；(3)具有較高的生物適應(yīng)性，在自然界可直接降解，不污染環(huán)境；(4)纖維直徑在0.01～0.1微米之間，纖維模數(shù)為一般纖維的數(shù)倍至十倍以上，抗拉強(qiáng)度高；(5)生物合成時(shí)具有可調(diào)控性；(6)可利用廣泛的基質(zhì)進(jìn)行生產(chǎn)；(7)具有很強(qiáng)的親水性，粘稠性和穩(wěn)定性。上述特性使其在造紙、醫(yī)藥、化妝品行業(yè)、生物醫(yī)學(xué)工程和食品工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有細(xì)菌纖維素的培養(yǎng)方式主要包括靜置培養(yǎng)和攪拌通氣培養(yǎng)。靜置培養(yǎng)時(shí)細(xì)菌纖維素在發(fā)酵液表面出產(chǎn)生一層凝膠膜，靜置培養(yǎng)合成細(xì)菌纖維素可通過(guò)一步法或二步法實(shí)現(xiàn)，一步法指培養(yǎng)基接種后直接靜置培養(yǎng)；而二步法指先通過(guò)通氣培養(yǎng)獲得大量生長(zhǎng)良好、活力高的菌種，然后進(jìn)行靜置培養(yǎng)。

靜置培養(yǎng)得到的纖維素膜可滅菌、多孔、有彈性、與皮膚相容性好、可提供液體到干燥的基質(zhì)，現(xiàn)已用于制成人造皮膚、紗布、繃帶等傷口敷料。此外，鑒于其獨(dú)特的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，細(xì)菌纖維素已經(jīng)被開(kāi)發(fā)研制成面貼膜基料。這些應(yīng)用要求細(xì)菌纖維素具有一定的厚度。為獲得單片細(xì)菌纖維素薄膜，主要采用兩種方法，一種為將獲得的厚度超過(guò)2cm的細(xì)菌纖維素膜切片形成薄膜，然而通過(guò)切片獲得的細(xì)菌纖維素薄膜存在大量刀痕，且成品率低，影響使用效果；另一種則是在發(fā)酵一段時(shí)間以后，定期取出細(xì)菌纖維素薄膜片，這種方法制備的細(xì)菌纖維素膜產(chǎn)量低，且操作過(guò)程易染菌。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種細(xì)菌纖維素多片膜培養(yǎng)反應(yīng)器，在反應(yīng)器中靜置培養(yǎng)細(xì)菌纖維素，在細(xì)菌纖維素膜生長(zhǎng)至理想厚度后，將下層發(fā)酵液泵至細(xì)菌纖維素膜上，繼續(xù)發(fā)酵，此外還可在反應(yīng)器中碳源耗盡時(shí)，通過(guò)泵及時(shí)補(bǔ)料，發(fā)酵過(guò)程靈活可控。靜態(tài)培養(yǎng)的產(chǎn)量受S/V比(面積/體積比)影響，因盛放培養(yǎng)液的容器的表面積一定，隨凝膠膜厚度的增加，溶氧變小，抑制菌體產(chǎn)纖維素。本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)該反應(yīng)器，能實(shí)現(xiàn)多片細(xì)菌纖維素膜的疊加生長(zhǎng)，提高了細(xì)菌纖維素的產(chǎn)出率，已生長(zhǎng)的細(xì)菌纖維素膜不需要取出，會(huì)沉降至液面以下，降低了過(guò)程的染菌風(fēng)險(xiǎn)，此項(xiàng)發(fā)明為細(xì)菌纖維素單片薄膜工業(yè)化生產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案為：一種細(xì)菌纖維素多片膜培養(yǎng)反應(yīng)器，包括主體容器和蓋體，主體容器的高度依據(jù)需要設(shè)定，主體容器的容器口段為半圓形突出，所述主體容器的容器口段為主體容器與蓋體的接觸部分，以提高反應(yīng)器與外界的氣體交換。主體容器的側(cè)壁的上下部分各有一個(gè)開(kāi)口，上開(kāi)口用于發(fā)酵液泵入，下開(kāi)口用于發(fā)酵液泵出，上下開(kāi)口通過(guò)軟管連接蠕動(dòng)泵，連接下開(kāi)口的軟管上設(shè)有截止閥。主體容器的上下開(kāi)口之間設(shè)有多孔隔層，隔層固定在隔層支架上，隔層均勻分布孔洞，隔層主要用于發(fā)酵液泵入后能均勻?yàn)⒙渲练磻?yīng)器中發(fā)酵液表面。

進(jìn)一步地，所述蠕動(dòng)泵還通過(guò)軟管連接補(bǔ)料瓶，軟管上設(shè)有截止閥，在容器中發(fā)酵液耗盡時(shí)，可通過(guò)蠕動(dòng)泵向容器內(nèi)補(bǔ)加發(fā)酵液，有效提高細(xì)菌纖維素的生產(chǎn)效率。

本發(fā)明還提供一種利用細(xì)菌纖維素多片膜培養(yǎng)反應(yīng)器制備細(xì)菌纖維素多片膜的方法，首先將細(xì)菌纖維素產(chǎn)生菌進(jìn)行種子擴(kuò)增培養(yǎng)，然后接種至含有發(fā)酵液的細(xì)菌纖維素多片膜培養(yǎng)反應(yīng)器中進(jìn)行發(fā)酵，待液體表面形成細(xì)菌纖維素薄膜后，將下層發(fā)酵液或補(bǔ)料瓶中的發(fā)酵液泵至細(xì)菌纖維素薄膜上層，重復(fù)上述泵入或補(bǔ)料步驟，直至不再形成細(xì)菌纖維素膜，最后純化獲得的細(xì)菌纖維素膜。

一種細(xì)菌纖維素多片膜的制備方法，具體步驟如下：

步驟1，將細(xì)菌纖維素產(chǎn)生菌進(jìn)行種子擴(kuò)增培養(yǎng)；

步驟2，配制發(fā)酵液，然后接種種子溶液，在細(xì)菌纖維素多片膜培養(yǎng)反應(yīng)器中進(jìn)行靜態(tài)培養(yǎng)；

步驟3，待液體表面形成細(xì)菌纖維素薄膜后，將下層發(fā)酵液或補(bǔ)料瓶中的發(fā)酵液泵至細(xì)菌纖維素薄膜的上層；

步驟4，重復(fù)步驟3，直至不再形成細(xì)菌纖維素膜或液面高度達(dá)到多孔隔層；

步驟5，純化獲得的細(xì)菌纖維素膜。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一種細(xì)菌纖維素多片膜的制備方法，具體步驟如下：

步驟1，將細(xì)菌纖維素產(chǎn)生菌進(jìn)行種子擴(kuò)增培養(yǎng)；

步驟2，配制發(fā)酵液，然后接種種子溶液，在細(xì)菌纖維素多片膜培養(yǎng)反應(yīng)器中進(jìn)行靜態(tài)培養(yǎng)；

步驟3，待液體表面形成細(xì)菌纖維素薄膜后，將下層發(fā)酵液泵至細(xì)菌纖維素薄膜的上層；

步驟4，重復(fù)步驟3，直至不再形成細(xì)菌纖維素膜；

步驟5，將補(bǔ)料瓶中的發(fā)酵液泵至細(xì)菌纖維素薄膜的上層，繼續(xù)靜態(tài)培養(yǎng)；