简易快速高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉培养装置

本发明涉及简易快速高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉培养装置，属于微生物学。

背景技术：

1、黑曲霉是半知菌亚门丝孢纲丝孢目丛梗孢科曲霉属真菌中的一个常见种。广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中。在发酵工业主要用于生产淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等。有的菌株还可将羟基孕甾酮转化为雄烯。生长适温37℃，最低相对湿度为88%，能引致水分较高的粮食霉变和其他工业器材霉变。在高温、高湿环境下，黑曲霉容易大量生长繁殖产酶生热，侵染棉花时引起落花或烂铃，或生于多汁的果实上，引起腐烂或软腐，侵染洋葱鳞片表面生大量黑粉；梅雨季节亦容易引起衣物发霉等。黑曲霉菌丝直径15-20pm，长约1-3mm，壁厚而光滑；顶部形成球形顶囊，其上全面覆盖一层梗基和一层小梗，小梗上长有成串褐黑色的球状，直径2.5-4.0μm。分生孢子头球状，直径700-800μm，褐黑色。黑曲霉蔓延迅速，初为白色，后变成鲜黄色直至黑色厚绒状，背面无色或中央略带黄褐色。有的黑曲霉菌株还可将羟基孕甾酮转化为雄烯。黑曲霉菌丝呈黑褐色，顶囊大球形，小梗双层，分生孢子为球形，呈黑、黑褐色，平滑或粗糙。黑曲霉对紫外线以及臭氧的耐性强。黑曲霉菌丝发达，多分枝，有多核的多细胞真菌。黑曲霉的分生孢子梗由特化了的厚壁而膨大的菌丝细胞(足细胞)上垂直生出；分生孢子头状如"菊花"。黑曲霉的菌丝、孢子通常呈现各种颜色，如:黑、棕、绿、黄、橙、褐等，菌种不同，颜色也不同。黑曲霉可引起食物、谷物和果蔬的霉腐变质。黑曲霉是制酱、酿酒、制醋的主要菌种。黑曲霉是生产酶制剂(蛋白酶、淀粉酶、果胶酶)的菌种，可用于生产有机酸(如柠檬酸、葡萄糖酸等)。农业上黑曲霉可用作生产糖化饲料的菌种。黑曲霉可用来测定锰、铜、钼、锌等微量元素和作为霉腐试验菌。黑曲霉使干酪成熟中污染会使干酪表面变黑、变质，对奶油也会产生变色。黑曲霉常作为微生物在实验室或工业上进行培养，在生产和科研实践中被广泛应用，特别是可以用于葡萄糖氧化酶基因的表达，我们的实验结果表面，黑曲霉能够高效表达葡萄糖氧化酶基因。在实验过程中，常常需要将能够高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉培养出来，但很多时候受到仪器设备的限制，所用仪器设备对很多研究工作者来说又较为昂贵，造成很多实验难以开展。目前，有关黑曲霉的专利多涉及黑曲霉的培养多使用发酵罐，比如一种利用小麦深加工剩余废液生产柠檬酸的设备，申请号201620101721.6；一株黑曲霉培养方法及其在催化合成白酒风味酯中的应用，申请号201910935019.8；水溶化碳笼在黑曲霉发酵制备柠檬酸中的应用及应用方法，申请号202110616494.6。还有些专利是说如何利用黑曲霉，比如一种微生物肥料，申请号201711313024.2；富含天然消化酶的发芽糙米枣汁酵素粉/片的制备方法，申请号202011485661.x；一种可替代饲料用抗生素的生物菌剂，申请号202110164774.8；一种高赖氨酸生物饲料的制备方法，申请号202110585963.2。再就是一些专利保护的主体是微生物培养装置，比如一种微生物培养装置，申请号201811174573.0；家禽用抗病毒发酵中药及其制备方法，申请号201911413831.0；一种用于食品安全检测的微生物培养装置，申请号201920971955.x；一种用于辣椒酱产品检测的微生物培养装置，申请号201922146208.5；一种微生物培养装置，申请号202020327023.4；一种土壤污染治理用微生物培养装置，申请号202020474744.8；一种微生物培养装置，申请号202021034989.5；一种生物医药分析用微生物培养装置，申请号202022040672.9；一种便于温度检测的微生物培养装置，申请号202022355908.8；一种环境工程用微生物培养装置，申请号202110021159.1；一种土壤微生物培养装置和方法，申请号202111289670.6；一种微生物培养装置，申请号202121090056.2；一种微生物培养装置，申请号202121531499.0；一种微生物培养装置，申请号202122028524.x；一种便于取样检测的微生物培养装置，申请号202123166219.3；微生物培养装置，申请号202223389482.3；一种具有层状结构的微生物培养装置，申请号202320906653.0。以上所有这些专利初看都涉及到了黑曲霉的培养，但是要么结构太复杂造成价格高昂，要么仅仅提及黑曲霉如何利用，均没涉及本发明的初衷。因此如何设计一种既能方便快速地将黑曲霉培养出来又能够价廉物美的培养黑曲霉的装置成为急需解决的一大难题，所以利用钟表摆动的原理，将能够高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉菌种接种在培养板上，使得培养板在人力稍加推动下即可较长时间摆动，从而使得培养板表面充分接触氧气，同时在超净工作台上，将所有培养板密封在一个密闭空间中，该密闭空间利用热水供热和产氧颗粒与水发生反应供氧水，使得黑曲霉处于湿热的适宜生长环境中，从而达到简易快速培养高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉的目的，发明简易快速高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉培养装置是必要的。

技术实现思路

1、为了克服如何设计一种既能方便快速地将黑曲霉培养出来又能够价廉物美的培养黑曲霉的装置的难题，本发明提供了简易快速高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉培养装置，该种简易快速高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉培养装置利用钟表摆动的原理，将能够高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉菌种接种在培养板上，使得培养板在人力稍加推动下即可较长时间摆动，从而使得培养板表面充分接触氧气，同时在超净工作台上，将所有培养板密封在一个密闭空间中，该密闭空间利用热水供热和产氧颗粒与水发生反应供氧水，使得黑曲霉处于湿热的适宜生长环境中，从而达到简易快速培养高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉的目的。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、本发明简易快速高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉培养装置，由盛皿桶1、支架2组成，其特征在于：所述的盛皿桶1整体呈圆柱状，盛皿桶1的外直径为15-20厘米、高度为15-25厘米；盛皿桶1上端横架杆32两端的摆轴33放置在横支架3的置轴槽6里，盛皿桶壁15是盛皿桶1桶身的外壁，为内外两层的双层结构，内层为铝合金、铜质或不锈钢质，横截面为圆环状，内层壁厚0.3-0.5毫米，盛皿桶壁15内层底壁内表面中央具有1个圆孔；盛皿桶壁15外层为塑料质，横截面也为圆环状，外层厚度为1-5毫米，盛皿桶壁15内外两层结构之间的空间为盛皿桶壁腔16，盛皿桶壁腔16的宽度也就是内外两层之间的距离为0.5-1厘米，盛皿桶壁腔16用于盛放热水37，热水37加入的量是热水37上表面距盛皿桶壁15内层顶端的距离为1厘米；固环凹17是设置在盛皿桶壁15外层外表面上部的凹槽，横截面呈半圆形，半圆所在圆的直径为0.5-1厘米，固环凹17上缘距盛皿桶壁15外层顶缘的距离为3-5厘米；固环18呈圆环形，环体横截面圆的直径为0.45-0.9厘米，固环18环体为铜质、不锈钢质或铝合金质；盛皿桶挂架26为铜质、不锈钢质或铝合金质，横截面呈圆形，盛皿桶挂架26横截面的直径为0.45-0.9厘米，盛皿桶挂架26下端共有两个游离端，两个游离端均焊接在固环18外表面上，两个焊接点处于固环18所在圆的一条直径的两端；盛皿桶挂架26下端先是水平方向向两侧伸展，伸展距离为1-2厘米，然后向上垂直弯折，到达距离盛皿桶盖23上表面所在平面3-5厘米时，两根金属条向中间弯折，向中间弯折后形成的锐角角度不超过45度，之后两侧的盛皿桶挂架26在接触处焊接在一起，同时焊接处的上方与盛皿桶摆臂29的下端焊接在一起，使得盛皿桶摆臂29处于同一个平面内；盛皿桶摆臂29为铜质、不锈钢质或铝合金质，横截面呈圆形，盛皿桶摆臂29横截面的直径为0.45-0.9厘米、长度为10-20厘米，盛皿桶摆臂29上端焊接在横架杆32中间下表面上；横架杆32是支撑固定伸缩簧30、摆轴护套31和摆轴33并连接盛皿桶摆臂29的横杆，横架杆32为铜质、不锈钢质或铝合金质，横截面呈圆形，横架杆32横截面的直径为0.5-1.5厘米、长度为3-5厘米，横架杆32两端中央各有一个圆柱形的凹槽，圆柱形凹槽的直径为0.3-0.5厘米、深度为1-1.5厘米；摆轴护套31是固定摆轴33的结构，为锰钢质，由多个圆筒一个个套在一起组成，相邻两个圆筒之间无缝连接，里面的圆筒正好插进外面的圆筒内，最里面的圆筒直径最小，直径为0.3-0.5毫米，该圆筒的筒腔内塞有伸缩簧30和摆轴33，最外面的圆筒直径最大，每个圆筒的壁厚度相同，均为0.3-0.5毫米，但长度不同，相邻两个圆筒的长度相差1-2毫米，多个圆筒套在一起后，后端平齐，前端形成圆锥形；伸缩簧30为弹簧钢质，长度为3-5毫米；摆轴33为锰钢质，呈圆柱形，摆轴33的横截面直径为0.3-0.5毫米，长度为2-3厘米；摆轴33的固定端插在摆轴护套31最里面圆筒的筒腔里，摆轴33的游离端距离置轴槽6的最外侧0.3-0.5毫米；盛皿桶腔19是盛放具孔培养皿10培养黑曲霉的空间，呈圆柱形，由盛皿桶壁15内壁和盛皿桶盖23围成；通水连接支撑圈20是盛皿桶壁15内壁的底壁下表面与盛皿桶壁15外壁的底壁上表面之间的支撑圆环，为铜质、不锈钢质或铝合金质，通水连接支撑圈20环体的横截面呈长方形，长方形的长度为1-2厘米、宽度为0.5-1厘米；通水连接支撑圈20环体水平方向中央设置多个透水孔，以便热水37能够通过并进入盛皿桶央孔筒柱21中；盛皿桶央孔筒柱21是位于盛皿桶腔19中央的圆筒，为铝合金、铜质或不锈钢质，横截面为圆环状，内环直径为0.5-1厘米，外环直径为1.1-2厘米，壁厚0.3-0.5毫米，盛皿桶央孔筒柱21下端焊接固着在盛皿桶壁15内层底壁内表面中央圆孔的周缘，盛皿桶央孔筒柱21内的空腔与下方的盛皿桶壁腔16相连通，盛皿桶央孔筒柱21上端游离，盛皿桶央孔筒柱21内的空腔与上方的盛皿桶腔19相连通，皿间垫块7和具孔培养皿10套放在盛皿桶央孔筒柱21上；皿间垫块7为橡胶质或塑料质，呈圆筒形，皿间垫块7外周的实体结构为皿间垫块体8，皿间垫块7中央的空腔为皿间垫块腔9；皿间垫块体8的厚度为1-2厘米、上下方向的高度为1-2厘米；皿间垫块腔9呈圆柱状，直径为1.2-2.1厘米；具孔培养皿10为玻璃质或聚乙烯塑料质，透明，呈平面圆盘状，没有盖，具孔培养皿10由具孔培养皿央孔筒11、具孔培养皿壁12、具孔培养皿腔13、固体培养基14组成，具孔培养皿央孔筒11位于具孔培养皿10底壁中央，为玻璃质或聚乙烯塑料质，透明，横截面为圆环状，内环直径为1.2-2.1厘米、外环直径为1.4-3.5厘米、壁厚0.1-0.5厘米、高度为1厘米，具孔培养皿央孔筒11下端固着在具孔培养皿10底壁内表面中央圆孔的周缘，具孔培养皿央孔筒11内的空腔与外界相连通，具孔培养皿央孔筒11上端游离；具孔培养皿壁12是具孔培养皿10的底壁和周缘壁，为玻璃质或聚乙烯塑料质，透明，厚度为0.5-1毫米，具孔培养皿10的底壁周缘为圆形，直径为10-12厘米；具孔培养皿10的周缘壁呈圆筒形，高度为1厘米，周缘壁横截面圆环的内环直径为9.9-11.8厘米、外环直径为10-12厘米、壁厚0.5-1毫米；具孔培养皿腔13是具孔培养皿壁12和具孔培养皿央孔筒11所围成的空间；固体培养基14为培养高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉的培养基；盛皿桶盖23是扣在盛皿桶1上部密封盖住上口并为盛皿桶腔19提供氧气的盖子，为透明的玻璃质，盛皿桶盖23的下部呈圆筒形、上部为球面形，盛皿桶盖23的上部所在球体的直径为30-40厘米，盛皿桶盖23上部外表面中央设置1个盛皿桶盖提手28，盛皿桶盖23下部圆筒的内直径为15-20厘米、高度为1-3厘米；盛皿桶盖23下部圆筒具有上底但不具下底，上底和周缘壁的厚度为1.5-2厘米，上底中央部分缺失，所形成的圆柱形凹槽内侧壁表面设置有螺旋丝，与产氧皿34周缘壁外表面的螺旋丝啮合，形成固定旋丝22，盛皿桶盖23由固定旋丝22、产氧腔24、密封垫层27、盛皿桶盖提手28、产氧皿34、产氧颗粒35、水36组成，固定旋丝22是产氧皿34和盛皿桶盖23下部凹槽之间的螺旋丝，宽度为1-2毫米，相邻两个螺旋之间的螺距为0.5-1毫米，旋拧时，用手指顶住产氧皿34底部的密封垫层27，顺时针旋转即可将产氧皿34与盛皿桶盖23下部凹槽旋拧在一起，逆时针旋转即可将产氧皿34从盛皿桶盖23下部凹槽拧下来；桶盖提手28为玻璃质或不锈钢质，呈弧形长条状，两端固定在盛皿桶盖23上部外表面上，桶盖提手28的下方与盛皿桶盖23上部外表面之间相距2-3厘米，以便手指伸进去将整个盛皿桶盖23提起；产氧皿34是盛放产氧颗粒35和水36，并将二者反应后产生的氧气通过产氧皿央孔筒25从产氧腔24输送到盛皿桶腔19内的装置，通过固定旋丝22固着在盛皿桶盖23上部的内表面中央处，产氧皿34底壁中央有一个直径为0.5-1厘米的圆孔，圆孔周缘上表面与产氧皿央孔筒25下端连接在一起，产氧皿34底壁、产氧皿34周缘壁、盛皿桶盖23上部和产氧皿央孔筒25所围成的空间为产氧腔24，产氧皿34内放置有产氧颗粒35和水36，产氧颗粒35是市售的由过碳酸钠、稳定剂、增效剂制成的白色颗粒状增氧剂，呈圆柱形；水36是实验室制取的高压灭菌后的去离子水，水36的灌注量为产氧皿34内体积的一半；密封垫层27为乳胶质薄膜，厚度为1-2毫米，产氧皿34底壁下表面用胶黏剂粘附在密封垫层27的上表面上，密封垫层27的中央设置一个圆孔，圆孔正对着产氧皿央孔筒25下端，密封垫层27的直径为15-20厘米。

4、所述的固体培养基14为培养高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉的培养基，配制方法如下：先用移液器吸取2 ml玉米浆于50 ml蒸馏水中，搅拌溶解，用蒸馏水定容至70ml，用氢氧化钠调节ph至5.5-6.0，制成玉米浆溶解液；接着，称量2 g豆饼粉于250 ml三角瓶中，加入70 ml玉米浆溶解液；将1.5-2克的琼脂粉加入玉米浆溶解液中，边加热边搅拌，使琼脂充分溶解并确保不糊底，之后，将三角瓶于121 ℃，0.1 mpa，灭菌30 min，制成发酵培养液；再称量10 g葡萄糖于20 ml蒸馏水中，搅拌溶解，用蒸馏水定容至30 ml，121 ℃，0.1 mpa，灭菌30 min；最后，在超净工作台内，将30 ml葡萄糖溶液倒入70 ml发酵培养液中，充分混合，即可配制成固体培养基14；在液态的培养基冷却到55℃左右时，也就是手握三角瓶稍感有点烫手但不烫手能把持时，快速倒入具孔培养皿10中，倒入的量为液态的培养基流淌到具孔培养皿10底壁3/4面积时，停止倒，待培养基流淌完毕后，即可将整个底壁覆盖，此时培养基的厚度约为1-2毫米，之后将具孔培养皿10平放在超净工作台的台面上，静置1-2个小时，即可制成能够接种高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉的培养板；接种时，先用移液枪吸取5-10微升高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉菌种，然后用3-5粒灭菌好干净的玻璃珠在固体培养基14表面来回滚动，使得高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉菌种均匀分布在固体培养基14表面，即可制成待使用的具孔培养皿10，之后放入盛皿桶1，即可对高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉进行培养。

5、所述的支架2为木质、塑料质、不锈钢质、铜质或铝合金质，由横支架3和支架腿4组成，横支架3是水平方向上设置的支架，长度为1-3米，横支架3每间隔30厘米设置一个摇摆槽5，横支架3的横截面呈长方形，横支架3横截面的长度为10-20厘米、宽度为2-5厘米；支架腿4位于横支架3两端部的下方用于支撑横支架3的支架，高度为30-50厘米，横截面呈长方形，纵截面呈梯形，支架腿4横截面的宽度为2-5厘米，支架腿4上部横截面的长度为10-20厘米、上部横截面的长度为20-40厘米；摇摆槽5是位于横支架3一侧形成的凹槽，深度为5-10厘米；置轴槽6为锰钢质，位于横支架3的摇摆槽5两侧壁上专门留出的凹槽上方，置轴槽6整体呈长方体形，置轴槽6上部中央设置多个直径逐渐变大且横截面呈半圆形的凹槽，最上面也是距离摇摆槽5两侧壁最远的凹槽，用于放置摆轴33，该凹槽的直径为0.4-0.6毫米；其外面的凹槽是盛放摆轴护套31和横架杆32部分的空间，直径最大的凹槽开口在摇摆槽5两侧壁上。

6、本发明的有益效果为，简易快速高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉培养装置利用钟表摆动的原理，将能够高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉菌种接种在培养板上，使得培养板在人力稍加推动下即可较长时间摆动，从而使得培养板表面充分接触氧气，同时在超净工作台上，将所有培养板密封在一个密闭空间中，该密闭空间利用热水供热和产氧颗粒与水发生反应供氧水，使得黑曲霉处于湿热的适宜生长环境中，从而达到简易快速培养高效表达葡萄糖氧化酶基因的黑曲霉的目的。本发明制作简单，能够，使用起来也非常方便。