技术领域：
本发明涉及生物发酵
技术领域：
，尤其是涉及一种用于生物纤维素发酵的高糖培养基及用其发酵制备生物纤维素的方法。
背景技术：
：生物纤维素（Biocellulose），又被称为细菌纤维素（Bacterialcellulose，BC），其是由醋酸菌属的微生物，如木醋杆菌等发酵制成的纤维素产品。目前多以废弃物，如椰子水、菠萝皮汁等作为原料，因此其成本低廉。得到的产品中含有高达95%以上的水分，因此又被称为生物纤维素凝胶。生物纤维素凝胶的制备方法是本领域已知的，如CN101671708、CN1840677A、CN101319242A中均有所公开。生物纤维素与植物纤维素相比无木质素、果胶和半纤维素等伴生产物，具有高结晶度（可达95%，植物纤维素的为65%）和高的聚合度(DP值2000～8000)；其具有超精细网状结构，生物纤维素纤维是由直径3～4纳米的微纤组合成40～60纳米粗的纤维束，并相互交织形成发达的超精细网络结构；其弹性模量为一般植物纤维的数倍至十倍以上，并且抗张强度高；生物纤维素有很强的持水能力，同时具有较高的生物相容性、适应性和良好的生物可降解性。生物纤维素凝胶现有的产品主要用于食品、化妆品中，如用于制作果冻、酸奶，增加膳食纤维的摄入；或者用于制作面膜产品的载体。现有的生物纤维素发酵生产都是采用单一菌种发酵，如木醋杆菌、葡糖杆菌等；但是这些菌种在发酵时，通常具有发酵水平较低，产量低、成本高、成品价格不抵普通植物纤维素等缺陷。生物纤维素产量一般维持在4-8g/L。还原糖转化率也仅仅在20%以下，发酵水平非常低。同时发酵培养基中碳源如糖的含量也不能过高，如果过高，会抑制发酵菌株的生长和代谢。技术实现要素：本发明所解决的技术问题是提供一种专用于生物纤维素发酵的高糖培养基，其含有15-25wt%的还原糖。其用于生物纤维素发酵时，采用的发酵菌株为混合菌株，包括木葡糖酸醋杆菌、运动发酵单胞菌、以及双歧杆菌和/或嗜酸乳杆菌。采用上述至少三种菌株混合发酵培养，其中的运动发酵单胞菌属革兰氏阴性细菌，微好氧生长，可以通过ED代谢途径将葡萄糖和果糖转化为乙醇。且其高度耐酸、高度耐受酒精、高度耐受葡萄糖，能在pH3.5～7.5之间生长，在乙醇浓度5.5%条件下可以无影响生长，在含有20%浓度葡萄糖环境中可以正常生长；同时运动发酵单胞菌生长的营养需求相对简单。故而在本发明的混合菌株初始发酵时，木葡糖酸醋杆菌和运动发酵单胞菌同时分解利用葡萄糖、果糖或蔗糖等碳源，但运动发酵单胞菌利用还原糖能力强，营养需求简单，快速增值，可以把培养基中初始含量较高的碳源如葡萄糖、果糖等分解成乙醇，乙醇和剩余的葡萄糖等又可以同时供木葡糖酸醋杆菌发酵使用，此时木葡糖酸醋杆菌为优势菌株，成膜阶段开始。培养基中会积累一定含量的醋酸，pH值降低。此时双歧杆菌或嗜酸乳杆菌或者两者的结合可以在一定程度上分解醋酸，调节pH值；故而混合菌株之间互惠互利，形成共生的局面。使用了上述三种菌株后，可以大幅提高培养基中还原糖的含量，从常规的10wt%以下提高至15-25wt%左右，可以延长生物纤维素凝胶膜形成的时间，提高碳源还原糖转化率，从而大大提高生物纤维素发酵产膜的能力。本发明所述的还原糖包括上述菌株可直接发酵利用的单糖、双糖等，如葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖，以及可水解成还原糖的蔗糖。所述还原糖优选来自于椰子水（可经过浓缩后提高糖含量）或其他含糖量高的农业废弃物。降低生产成本。本发明的高糖培养基优选还含有1-5wt%的乙醇。少量乙醇的存在可以促进运动发酵单胞菌的生长，促进还原糖的分解利用，同时少量乙醇的存在对于生物纤维素凝胶的形成也有促进作用。除此之外，本发明的高糖培养基还含有菌株发酵所必须的氮源和微量元素等。优选有机氮源酵母膏和蛋白胨。高糖培养基的初始pH值为5.5-6.8。在此基础上，本发明提供一种生物纤维素发酵生产方法，采用所述的高糖培养基发酵，发酵菌株为混合菌株，包括木葡糖酸醋杆菌、运动发酵单胞菌、以及双歧杆菌和/或嗜酸乳杆菌。所述木葡糖酸醋杆菌、运动发酵单胞菌、以及双歧杆菌和/或嗜酸乳杆菌之间的比例为10-20:7-15:3-8，优选为17:11:5。所述菌株之间的比例为活化后再扩培得到的种子液的体积比。同时，由于本发明的菌株中含有双歧杆菌或嗜酸乳杆菌等益生菌，制备得到的生物纤维素膜中也会含有少量的益生菌，经水洗后，可以得到含有益生菌的生物纤维素凝胶，更为适用于食品、保健品中添加使用。本发明所述的高糖培养基和混合菌株同样适用于生物纤维素动态发酵，比常规单一菌株的动态发酵产膜能力也有所提高。具体实施方式下面结合具体实施方式和对比实验来对本发明作进一步的说明，但是下文中的具体实施方法不应当被理解为对本发明的限制。本领域普通技术人员能够在本发明基础上显而易见地作出的各种改变和变化，应该均在本发明的范围之内。实施例1：一种用于生物纤维素发酵的高糖培养基，含有以下物质（重量比）：葡萄糖15%，酵母膏0.5%，蛋白胨0.5%，柠檬酸0.1%，Na2HPO4·H2O0.2%，KH2PO40.1%，MgSO4·7H2O0.025%，pH5.8。实施例2：其余与实施例1相同，碳源为果糖18%。实施例3：其余与实施例1相同，碳源为蔗糖20%。实施例4：其余与实施例1相同，碳源为葡萄糖10%和果糖5%和半乳糖3%。实施例5：其余与实施例1相同，碳源为果糖10%和10%麦芽糖。实施例6-10：在实施例1-5的培养基配方基础上，再添加2%的乙醇（无水乙醇）。实施例11：一种生物纤维素发酵生长方法，使用上述实施例的培养基进行静态浅盘发酵培养，发酵菌株为混合发酵菌剂，包含木葡糖酸醋杆菌、运动发酵单胞菌、以及双歧杆菌和/或嗜酸乳杆菌。其中的双歧杆菌和嗜酸乳杆菌可以只含其中的一种，也可以两种都含有。菌剂制备步骤：1、菌种活化木葡糖酸醋杆菌、运动发酵单胞菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌分别在活化培养基上培养活化；2、种子液培养木葡糖酸醋杆菌、运动发酵单胞菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌分别接种入种子培养基中进行扩培，培养至其对数生长期；3、接种发酵木葡糖酸醋杆菌、运动发酵单胞菌、以及双歧杆菌和嗜酸乳杆菌的种子液按照体积比17:11:5（其中双歧杆菌加入量为2嗜酸乳杆菌加入量为3）的比例依次接种入静态浅盘发酵培养基中，进行发酵培养。在室温条件下发酵培养7-10天后，收集培养基中的生物纤维素凝胶，反复清洗后测定其产量，如下表所示：发酵培养基生物纤维素产量实施例115.8g/L实施例216.9g/L实施例316.5g/L实施例417.1g/L实施例516.4g/L实施例617.5g/L实施例718.2g/L实施例817.9g/L实施例918.1g/L实施例1017.6g/L以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。当前第1页1 2 3