专利名称：利用甘薯细胞液培养类球红细菌的方法
技术领域：
本发明属于微生物肥料技术领域。
背景技术：
我国是世界上最大的甘薯生产国，甘薯总种植面积保持在620万公顷左右，总产量稳定在1亿吨以上，占全世界的80%。在全国的农作物主产中，红薯仅次于水稻、小麦和玉米，居第4位。甘薯种植投入少，产出多，单位面积可食用的干物质居各种作物之首。甘薯抗灾力强，耐旱，耐贫瘠，丘陵山区也能种植，在其他作物较难生长的地方也能获得较好的产量。甘薯营养价值很高，是世界卫生组织评选出来的“最佳食品”之一，许多专家认为， 甘薯是21世纪最理想的食物之一，同时，甘薯也是最重要的可再生能源原料之一。甘薯易腐烂，不宜长期存放。甘薯的深加工，可以解决因贮存鲜薯不当而导致大量烂薯的现象，甘薯精制淀粉经过不同深度的加工，可生产出数百种有价值的产品，增值 10-30倍左右。但是，目前的加工工艺，每生产1吨甘薯淀粉大约产出10吨左右高浓度有机废水，这些废水的COD值高达10000mg/L以上，其中淀粉分离后的甘薯细胞液中有机物含量最高，COD可达20000mg/L以上，主要含有溶解性淀粉、蛋白质、果胶、有机酸及少量的油脂，处理不当，极易腐败发酵，使水质发黑发臭。而采用一般污水处理工艺将如此高浓度的废水处理达标排放，消耗惊人。从另一个角度考虑，甘薯细胞液中的有机质(包括蛋白质、 果胶、糖类等)是微生物生长的良好营养底物，可以做成微生物培养基，发酵生产微生物产
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BFI ο类球红细菌(Iihodobacter sphaeroides)属于细菌域中紫色细菌群的α亚群，具有广泛的代谢方式，可以在多种生长条件下生长。如它具有广泛的能量代谢机制，包括光合作用、无机营养、好氧和厌氧呼吸等。它还可以固定氮分子，合成重要生物活性物质四吡咯(tetrapyrroles)、叶绿素(chlorophylls)、血红素(heme)、维生素 B12 等(http//mmg. uth. tmc. edu/sphaeroides/introduction/introduction, html)。大量研究文献表明，类球红细菌已经成为一种非常有工业化开发潜力的微生物 (赵凯，于影，姜丹等.1株类球红细菌及其降解敌敌畏的特性。环境科学，2009，3(K4) 1199-1204)。已有多篇文章报道了利用类球红细菌发酵生产5-氨基乙酰丙酸(ALA) ；ALA 可促进植物叶绿素合成，增强植物抗逆性，促进植物生长。用类球红细菌来生产辅酶Acl的文献也很多；辅酶Acl是人体内具有重要作用的辅酶之一，又称泛醌，它在体内呼吸链中质子移位及电子传递中起重要作用，是细胞呼吸和细胞代谢的激活剂，也是重要的抗氧化剂和非特异性免疫增强剂，已经广泛应用于临床药物、保健品和化妆品。还有文献报道了类球红细菌发酵生产类胡萝卜素、氢气等。我们也发现了类球红细菌促进植物生长的特性。鉴于类球红细菌的巨大应用潜力，美国休斯顿得克萨斯大学健康科学中心微生物学和分子遗传学系的研究人员已经开展了类球红细菌基因组计划研究，测序工作已经于2005年完成， 功能基因研究也取得了长足进展。类球红细菌的培养方法有多种，如中国专利(专利号200510132627. 3)中公开了一种类球红细菌的生产方法，其培养基以乳酸为主要碳源，添加少量无机盐、微量元素和生长因子，实现了工业化发酵培养规模。中国专利(申请号200810116206.5)中公开了一种利用类球红细菌生产辅酶的方法，其培养基以葡萄糖、白砂糖和玉米浆为碳源，添加少量无机盐，实现了辅酶( 1(ι的高产率。而以甘薯细胞液为培养基培养类球红细菌的方法未见文献报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够资源化利用甘薯加工废水(甘薯细胞液)培养类球红细菌的方法。本发明所使用的菌株包括发明人分离筛选出来的一株高效促进植物生长的类球红细菌，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为=CGMCC No. 0645，也施用于其他公开的类球红细菌菌株。本发明所述的类球红细菌的培养方法如下1、甘薯淀粉废水预处理先将废水加热到100°C，煮沸3-10分钟，冷却至40_55°C， 添加淀粉酶0-10IU/mL、纤维素酶0-0. 5IU/mL和果胶酶0_15IU/mL，连续搅拌，保温10-60 分钟，再于115-U6°C灭菌10-35分钟。2、液体种子制备向装有预处理好的甘薯淀粉废水的三角瓶中接种斜面保藏的类球红细菌，于25-37°C，120-200转/分振荡培养小时，得到液体种子。3、液态发酵向装有预处理好的甘薯淀粉废水发酵罐中接种体积比为5%的液体种子，于25-40°C，通无菌空气培养12-48小时。4、后处理培养好的发酵液中类球红细菌的活菌数可达101(lCFU/mL，避光包装，于阴凉处保存。
具体实施例方式由本发明技术方案生产的类球红细菌可以作为微生物肥料使用，它能够促进作物对养分的吸收和利用，明显改善作物的品质，减少化肥的使用量，从而改善农田环境质量和食品安全；而且它的生产成本低，有效地利用了废水，减少污染物排放。
具体实施方式
如下实施例1 甘薯淀粉废水培养类球红细菌甘薯淀粉废水预处理先将废水加热到100°C，煮沸5分钟，冷却至50°C，添加淀粉酶2IU/mL、纤维素酶0. lIU/mL和果胶酶7IU/mL，连续搅拌，保温30分钟，再于121°C灭菌 15分钟。液体种子制备向装有预处理好的甘薯淀粉废水的三角瓶中接种斜面保藏的类球红细菌，于32°C，150转/分振荡培养30小时，得到液体种子。液态发酵向装有预处理好的甘薯淀粉废水发酵罐中接种5% (体积比)的液体种子，于32°C，通无菌空气培养20小时。后处理培养好的发酵液经细菌计数后，添加微生物菌肥常用稳定剂和助剂，避光包装，于阴凉处保存。实施例2 类球红细菌培养液应用于蔬菜生产
采用蔬菜大棚小区实验，设置12个条件完全相同的实验小区，每个小区60m2，种植油菜，在油菜幼苗期，保留3个不施肥小区；3个小区按照30L/亩的施肥量在油菜完全发芽后和3周后各施用类球红细菌培养液一次；3个小区按照Kkg/亩的施肥量在油菜完全发芽后和3周后各施用尿素一次；3个按照Kkg/亩的施肥量在油菜完全发芽后和3周后各施用尿素一次，并在每次施用尿素后1天按照30L/亩的施肥量施用类球红细菌培养液一次， 各小区相同的灌溉和管理方式。油菜生长5周后调查产量和品质。单独施用类球红细菌培养液和单独尿素的产量基本一致，都比不施肥的小区增产70%左右，而两者都施用的比只施用1种的增产50%左右，单独施用尿素的油菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量分别比不施肥油菜高出50%和20多倍，而单独施用类球红细菌培养液和两者都施用的油菜中硝酸盐和亚硝酸盐含量与不施肥油菜中的相当。表明该类球红细菌培养液既有良好的增产效果，又可以明显提高油菜的品质。
权利要求
1. 一种利用甘薯细胞液培养类球红细菌(Miodobacter sphaeroides)的方法，其特征在于，该方法是以甘薯淀粉生产过程中产生的废水为主要培养基原料进行液态发酵生产类球红细菌，包括如下步骤(1)甘薯淀粉废水预处理先将废水加热到100°C，煮沸3-10分钟，冷却至40-55°C，添加淀粉酶0-10IU/mL、纤维素酶0-0. 5IU/mL和果胶酶0_15IU/mL，连续搅拌，保温10-60分钟，再于115-U6°C灭菌10-35分钟；(2)液体种子制备向装有预处理好的甘薯淀粉废水的三角瓶中接种斜面保藏的类球红细菌，于25-37°C，120-200转/分振荡培养小时，得到液体种子；(3)液态发酵向装有预处理好的甘薯淀粉废水发酵罐中接种体积比为5%的液体种子，于25-40°C，通无菌空气培养12-48小时；(4)后处理培养好的发酵液中类球红细菌的活菌数可达101(lCFU/mL，避光包装，于阴凉处保存。
全文摘要
本发明涉及一种利用甘薯细胞液培养类球红细菌的方法，属于微生物肥料技术领域。该方法主要是以甘薯淀粉生产过程中产生的甘薯细胞液为主要营养原料，采用液态发酵的方法培养类球红细菌。生产工艺包括(1)添加淀粉酶、纤维素酶和果胶酶对细胞液进行预处理；(2)向装有预处理好的甘薯细胞液的三角瓶中接种斜面保藏的类球红细菌，振荡培养得到液体种子；(3)向装有预处理好的甘薯细胞液发酵罐中接种体积比为5％的液体种子，通无菌空气培养得到液态发酵产物；(4)培养好的发酵液经细菌计数后添加稳定剂和助剂，包装。该工艺生产的类球红细菌培养物，具有生产成本低、环境友好的特点，产品能明显改善土壤环境质量、提高作物产量和品质；同时为高效处理甘薯淀粉生产过程中产生的大量高浓度细胞液找到有效的资源化处理方法，减少污染物排放。
文档编号C05F11/08GK102250782SQ20101017330
公开日2011年11月23日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者周永双, 王栋, 王诚, 白志辉, 韩庆莉 申请人:中国科学院生态环境研究中心