專利名稱：一種微生物固態(tài)培養(yǎng)基的粉碎方法及培養(yǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微生物固態(tài)培養(yǎng)基的培養(yǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種對(duì)高濕度培養(yǎng)基進(jìn)行非剪切式無(wú)菌粉碎的粉碎方法以及應(yīng)用此粉碎方法的培養(yǎng)方法。
背景技術(shù)：
在微生物固態(tài)純培養(yǎng)過(guò)程中，氧氣、養(yǎng)分的充足供給、無(wú)污染是擴(kuò)培質(zhì)量保證的關(guān)鍵。但現(xiàn)有的擴(kuò)培技術(shù)中，為了滿足微生物對(duì)氧氣的需求會(huì)采用隔菌式培養(yǎng)或敞開式培養(yǎng)。為了滿足微生物對(duì)養(yǎng)分的需求會(huì)采用小擴(kuò)培量培養(yǎng)、靜置式培養(yǎng)或較大擴(kuò)培量培養(yǎng)、粉碎式培養(yǎng)。采用隔菌式培養(yǎng)方法能有效避免污染，但由于隔菌容器中的氧氣自主滲透效果較差、位于培養(yǎng)基底層的微生物難以利用，因此該方法存在單次擴(kuò)培量少、培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)能低等缺陷；采用敞開式或粉碎式培養(yǎng)方法，由于在粉碎的過(guò)程中，氧氣可充分滲透到培養(yǎng)基底部，因此單次的敞開式擴(kuò)培量較大，但該法在粉碎過(guò)程中明顯存在容易引入外源污染的·缺陷，而且在粉碎時(shí)，還會(huì)因使用振動(dòng)、切割或擠壓研磨等產(chǎn)生剪切力的粉碎方法，而破壞微生物的繁殖體，使擴(kuò)培質(zhì)量下降。如專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910244881. O、發(fā)明名稱為“一種食用菌二級(jí)種(原種)培養(yǎng)基配方及制作方法”的中國(guó)專利申請(qǐng)，其使用敞開式和靜置式培養(yǎng)，而該方法下進(jìn)行的食用菌培養(yǎng)過(guò)程中，由于裝入培養(yǎng)基與空間氧氣接觸面積有限，對(duì)內(nèi)部培養(yǎng)基養(yǎng)分的利用較困難，因此培養(yǎng)長(zhǎng)達(dá)25 30天才獲得成曲種。且該專利并未使用隔菌式培養(yǎng)容器，因此存在污染及需在發(fā)菌期進(jìn)行污染后處理。又如專利申請(qǐng)?zhí)枮?0104141. 6、發(fā)明名稱為“一種醬油制曲新工藝”的中國(guó)專利申請(qǐng)，則使用了敞開式和粉碎式培養(yǎng)方法，該方法是通過(guò)在擴(kuò)大培養(yǎng)過(guò)程中對(duì)固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行人工碾壓或設(shè)備剪切的方式來(lái)粉碎打散結(jié)塊的曲料，使接入的微生物孢子與曲料接觸面積增大，以利于微生物對(duì)培養(yǎng)基的充分利用，因此培養(yǎng)時(shí)間只需2-3天即獲得成種。但由于該方法中，翻曲的過(guò)程無(wú)法避免引入外源雜菌污染問(wèn)題，且在進(jìn)行人工碾壓或設(shè)備剪切粉碎曲料時(shí)產(chǎn)生的強(qiáng)剪切力對(duì)培養(yǎng)基中微生物的菌絲體細(xì)胞造成細(xì)胞結(jié)構(gòu)斷裂粉碎、完整性受到嚴(yán)重破壞，故大大降低了微生物的擴(kuò)大培養(yǎng)質(zhì)量。因此，目前現(xiàn)有的微生物固態(tài)培養(yǎng)方法均存在各自的缺陷，都無(wú)法同時(shí)解決氧氣養(yǎng)分的充足供給、培養(yǎng)量少、擴(kuò)培時(shí)間長(zhǎng)、易受污染以及過(guò)程加入強(qiáng)剪切力粉碎容易導(dǎo)致微生物的菌絲體細(xì)胞結(jié)構(gòu)性斷裂受到嚴(yán)重?fù)p傷破壞等問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種微生物固態(tài)培養(yǎng)基的粉碎方法，使得物料能在避免引入污染物又不會(huì)對(duì)菌體細(xì)胞造成機(jī)械損傷的情況下被分散、粉碎。基于此，本發(fā)明還提供一種利用此粉碎方法的培養(yǎng)方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種微生物固態(tài)培養(yǎng)基無(wú)菌粉碎方法，包括如下步驟施力于盛放有微生物固態(tài)培養(yǎng)基的容器，使容器按預(yù)定軌跡作往復(fù)運(yùn)動(dòng)并使容器內(nèi)的固態(tài)培養(yǎng)基形成與容器運(yùn)動(dòng)軌跡相反的往復(fù)運(yùn)動(dòng)料流。優(yōu)選地，所述預(yù)定軌跡為弧形軌跡或直線軌跡。優(yōu)選地，微生物固態(tài)培養(yǎng)基隨容器往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為O. 08HZ、. 11HZ，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為10 300秒。優(yōu)選地，微生物固態(tài)培養(yǎng)基占容器體積的百分比為50%以下，容器體積為O. Im3以下。本發(fā)明的一種微生物固態(tài)培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，包括如下步驟在培養(yǎng)過(guò)程中，間歇性地對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎，粉碎方式為施力于盛放有微生物固態(tài)培養(yǎng)基的容器，使容器按預(yù)定軌跡作往復(fù)運(yùn)動(dòng)并使容器內(nèi)的固態(tài)培養(yǎng)基形成與容器運(yùn)動(dòng)軌跡相反的往復(fù) 運(yùn)動(dòng)料流。優(yōu)選地，所述預(yù)定軌跡為弧形軌跡或直線軌跡。優(yōu)選地，所述間歇性地對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎為在培養(yǎng)過(guò)程中，出現(xiàn)粒徑大于5_的團(tuán)塊時(shí)，對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎。優(yōu)選地，所述間歇性地對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎為在培養(yǎng)過(guò)程中每個(gè)微生物固態(tài)培養(yǎng)基溫度高峰期對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎。優(yōu)選地，所述間歇性地對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎為在微生物繁殖體生長(zhǎng)過(guò)程中，溫度大于34攝氏度時(shí)，對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎。優(yōu)選地，所述間歇性地對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎為在微生物的調(diào)整期(或稱延遲期)或?qū)?shù)期內(nèi)，當(dāng)溫度達(dá)到34攝氏度以上時(shí)進(jìn)行粉碎。優(yōu)選地，所述間歇性地對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎為在微生物的對(duì)數(shù)期內(nèi)，當(dāng)溫度達(dá)到34攝氏度以上且出現(xiàn)直徑大于5mm的團(tuán)塊時(shí)進(jìn)行粉碎。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的微生物固態(tài)培養(yǎng)基的粉碎方法，由于對(duì)盛放微生物固態(tài)培養(yǎng)基的容器進(jìn)行作用，而不直接對(duì)容器中的物料進(jìn)行剪切，在粉碎過(guò)程中，微生物固態(tài)培養(yǎng)基僅與容器壁進(jìn)行撞擊以及在容器內(nèi)翻滾，因而具有無(wú)污染、粉碎過(guò)程對(duì)微生物損傷小、培養(yǎng)基利用率高等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的粉碎方法可根據(jù)需要選擇不同的時(shí)間、強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)軌跡，能夠滿足各類微生物固態(tài)培養(yǎng)需求。本發(fā)明的微生物固態(tài)培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，在培養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)固態(tài)培養(yǎng)基間歇性地采用本發(fā)明的粉碎方法進(jìn)行粉碎，相對(duì)于傳統(tǒng)固態(tài)培養(yǎng)技術(shù)，可以顯著提高微生物培養(yǎng)質(zhì)量及效率，適合在生物制藥、食品發(fā)酵、生化實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。
圖I為實(shí)施本發(fā)明微生物固態(tài)培養(yǎng)基的粉碎方法時(shí)容器及容器內(nèi)物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。微生物固態(tài)培養(yǎng)基的粉碎方法實(shí)施例
本實(shí)施例的方法包括如下步驟施力于盛放有微生物固態(tài)培養(yǎng)基的容器，使容器按預(yù)定軌跡作往復(fù)運(yùn)動(dòng)并使容器內(nèi)的固態(tài)培養(yǎng)基形成與容器運(yùn)動(dòng)軌跡相反的往復(fù)運(yùn)動(dòng)料流。其中，預(yù)定軌跡可以為如圖I所示的弧形軌跡C，圖I示出容器A在外力作用下從下方位置移動(dòng)到上方位置的狀態(tài)圖，微生物固態(tài)培養(yǎng)基在容器A中形成料流D與容器作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例的粉碎方法，無(wú)污染、非剪切粉碎操作的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)有效的運(yùn)動(dòng)軌跡和往復(fù)頻率，結(jié)合重力慣性、離心力和摩擦阻力，使培養(yǎng)容器內(nèi)的固態(tài)培養(yǎng)基形成與容器運(yùn)動(dòng)軌跡相反的往復(fù)運(yùn)動(dòng)料流，使得料流在往復(fù)端點(diǎn)與容器內(nèi)壁發(fā)生有力拍打撞擊，從而使物料粉碎。由于粉碎過(guò)程不使用剪切力直接作用于固態(tài)培養(yǎng)基，因而可以減少剪切力對(duì)菌體細(xì)胞造成的機(jī)械損傷，也能達(dá)到有效的分散效果。該方法可以在60秒內(nèi)將直徑大于300_、水分含量為10%-70%的固態(tài)培養(yǎng)基均勻地粉碎成直徑小于5_的顆粒。對(duì)于不同濕度、容器大小和裝料量，可以通過(guò)調(diào)節(jié)料流流速和頻率來(lái)達(dá)到同等粉碎效果。毛霉傳代擴(kuò)大培養(yǎng)方法實(shí)施例 在毛霉傳代擴(kuò)大培養(yǎng)過(guò)程中，經(jīng)121° C、30分鐘滅菌后冷卻，盛裝在隔菌容器內(nèi)部的高濕度培養(yǎng)基容易變硬結(jié)團(tuán)。此時(shí)，對(duì)變硬結(jié)團(tuán)的高濕度培養(yǎng)基進(jìn)行充分分散粉碎將有利于后續(xù)接入母種的混合，使之容易混合進(jìn)入培養(yǎng)基內(nèi)，使菌種萌發(fā)前期對(duì)培養(yǎng)基中養(yǎng)分能夠充分利用。在隔菌容器內(nèi)，接入母種后的培養(yǎng)基在28-32° C的溫度下恒溫靜置培養(yǎng)15小時(shí)后，菌種萌發(fā)并長(zhǎng)出大量菌絲繁殖體，這些菌絲將相互纏繞并產(chǎn)生大量熱，使培養(yǎng)基結(jié)成硬塊狀，在此培養(yǎng)過(guò)程中的各個(gè)結(jié)塊時(shí)期及溫度高峰點(diǎn)，對(duì)培養(yǎng)基以本發(fā)明的粉碎方法進(jìn)行無(wú)菌充分粉碎混合，有利于及時(shí)散熱避免燒曲，以及使前期位于培養(yǎng)基深層、底部的母種菌絲重新均勻分布、更好地利用空間氧氣和增大其與培養(yǎng)基顆粒的接觸面積，進(jìn)一步充分利用養(yǎng)分，提高擴(kuò)培質(zhì)量和效率。由此可見(jiàn)，本發(fā)明的粉碎方法對(duì)毛霉傳代擴(kuò)培可起到巨大的作用。具體實(shí)施過(guò)程如下I、將500g水分重量含量為60°/Γ70%的固態(tài)培養(yǎng)基裝入底面積約為O. 08m2的容器內(nèi)，容器開口處封以隔菌棉，鋪料厚度約2-3cm ；2、將裝載有鋪平上述培養(yǎng)基的容器在高壓滅菌后冷卻至40°C 50°C，然后施力于容器A，使之按預(yù)定的軌跡做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如可采用圖I所示的弧形軌跡C進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，頻率為I次/s，約30s。在沿弧形軌跡C的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在重力慣性、離心和摩擦助力等作用力牽引下，容器A呈弧形軌跡往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而置于其內(nèi)部的固態(tài)培養(yǎng)基B在容器A的傳導(dǎo)作用力下形成料流并被翻動(dòng)、粉碎、分散，并于每次到達(dá)往返交點(diǎn)前撞擊容器內(nèi)壁分散。應(yīng)用該方法后，底面積約為O. 08m2塊狀的高濕度培養(yǎng)基被粉碎至粒度< 3_并混合均勻；3、在無(wú)菌室內(nèi)，按培養(yǎng)基重量的O. 1%-0. 5%接入母種；4、接過(guò)母種后的培養(yǎng)基在28° C_32° C的恒溫下經(jīng)過(guò)12小時(shí)的培養(yǎng)，開始發(fā)熱并結(jié)成硬塊；5、重復(fù)步驟2中所用的粉碎方法，對(duì)固態(tài)培養(yǎng)基粉碎混合60s后，即可將容器內(nèi)底面積約為O. 08m2的培養(yǎng)基硬塊或粒度約300mm的團(tuán)曲塊培養(yǎng)基精粉碎至粒度<5mm并混合均勻；
6、培養(yǎng)基鋪平后，在28-32° C下恒溫靜置培養(yǎng)，當(dāng)培養(yǎng)過(guò)程中固態(tài)培養(yǎng)基再次升溫結(jié)塊時(shí)，重復(fù)步驟2中所用的粉碎方法對(duì)培養(yǎng)基進(jìn)行處理，再恒溫培養(yǎng)至成曲。在其他實(shí)施例中，根據(jù)實(shí)際情況，在O. 08HZ、. IlHZ的范圍內(nèi)調(diào)整微生物固態(tài)培養(yǎng)基隨容器往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可在10 300秒的范圍內(nèi)調(diào)整。應(yīng)用本發(fā)明的粉碎方法而進(jìn)行的毛霉傳代擴(kuò)大培養(yǎng)方法，通過(guò)該培養(yǎng)方法培養(yǎng)后，毛霉固態(tài)培養(yǎng)基的菌種生長(zhǎng)擴(kuò)培質(zhì)量得到有效提高，由于在培養(yǎng)過(guò)程中并未采用外部機(jī)構(gòu)進(jìn)行對(duì)培養(yǎng)基團(tuán)塊進(jìn)行粉碎，所以這種隔菌式培養(yǎng)有效預(yù)防了外源污染；而在每個(gè)團(tuán)塊出現(xiàn)的時(shí)期都進(jìn)行粉碎，這種周期性的粉碎方法使毛霉對(duì)培養(yǎng)基養(yǎng)分和無(wú)菌氧氣更充分地利用，有效增加單次擴(kuò)培量、縮短擴(kuò)培時(shí)間，產(chǎn)孢量上升77. 8%。徹底解決傳統(tǒng)工藝下，毛霉擴(kuò)培過(guò)程中，由于菌種散熱不及時(shí)而導(dǎo)致燒曲或因過(guò)度使用剪切力粉碎破壞了菌絲等繁殖體細(xì)胞而嚴(yán)重影響擴(kuò)培質(zhì)量以及單次產(chǎn)量、周期等問(wèn)題，操作簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)效益較大。以上對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)介紹，文中應(yīng)用具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及 實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微生物固態(tài)培養(yǎng)基無(wú)菌粉碎方法，其特征在于，包括如下步驟施力于盛放有微生物固態(tài)培養(yǎng)基的容器，使容器按預(yù)定軌跡作往復(fù)運(yùn)動(dòng)并使容器內(nèi)的固態(tài)培養(yǎng)基形成與容器運(yùn)動(dòng)軌跡相反的往復(fù)運(yùn)動(dòng)料流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微生物固態(tài)培養(yǎng)基無(wú)菌粉碎方法，其特征在于，所述預(yù)定軌跡為弧形軌跡或直線軌跡。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微生物固態(tài)培養(yǎng)基無(wú)菌粉碎方法，其特征在于，微生物固態(tài)培養(yǎng)基隨容器往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率為O. 08HZ 、. 11HZ，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為10秒 300秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微生物固態(tài)培養(yǎng)基無(wú)菌粉碎方法，其特征在于，微生物固態(tài)培養(yǎng)基占容器體積的百分比為50%以下，容器體積為O. Im3以下。
5.一種微生物固態(tài)培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，其特征在于，包括如下步驟在培養(yǎng)過(guò)程中，間歇性地對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎，粉碎方式為施力于盛放有微生物固態(tài)培養(yǎng)基的容器，使容器按預(yù)定軌跡作往復(fù)運(yùn)動(dòng)并使容器內(nèi)的固態(tài)培養(yǎng)基形成與容器運(yùn)動(dòng)軌跡相反的往復(fù)運(yùn)動(dòng)料流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微生物固態(tài)培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述預(yù)定軌跡為弧形軌跡或直線軌跡。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微生物固態(tài)培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述間歇性地對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎為在培養(yǎng)過(guò)程中，出現(xiàn)粒徑大于5mm的團(tuán)塊時(shí)，對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微生物固態(tài)培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述間歇性地對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎為在培養(yǎng)過(guò)程中每個(gè)微生物固態(tài)培養(yǎng)基溫度高峰期對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微生物固態(tài)培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述間歇性地對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎為在微生物繁殖體生長(zhǎng)過(guò)程中，溫度大于34攝氏度時(shí)，對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微生物固態(tài)培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述間歇性地對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎為在微生物的調(diào)整期或?qū)?shù)期內(nèi)，當(dāng)溫度達(dá)到34攝氏度以上時(shí)進(jìn)行粉碎。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微生物固態(tài)培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，其特征在于，所述間歇性地對(duì)微生物固態(tài)培養(yǎng)基進(jìn)行粉碎為在微生物的對(duì)數(shù)期內(nèi)，當(dāng)溫度達(dá)到34攝氏度以上且出現(xiàn)直徑大于5_的團(tuán)塊時(shí)進(jìn)行粉碎。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微生物固態(tài)培養(yǎng)基無(wú)菌粉碎方法，包括如下步驟施力于盛放有微生物固態(tài)培養(yǎng)基的容器，使容器按預(yù)定軌跡作往復(fù)運(yùn)動(dòng)并使容器內(nèi)的固態(tài)培養(yǎng)基形成與容器運(yùn)動(dòng)軌跡相反的往復(fù)運(yùn)動(dòng)料流。本發(fā)明的微生物固態(tài)培養(yǎng)基粉碎方法，具有無(wú)污染、粉碎過(guò)程對(duì)微生物損傷小、培養(yǎng)基利用率高等優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明的粉碎方法可根據(jù)需要選擇不同時(shí)間、強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)軌跡，能夠滿足各類微生物固態(tài)培養(yǎng)需求。本發(fā)明的微生物固態(tài)培養(yǎng)基的培養(yǎng)方法，在培養(yǎng)過(guò)程中，對(duì)固態(tài)培養(yǎng)基間歇性地采用本發(fā)明的粉碎方法進(jìn)行粉碎，相對(duì)于傳統(tǒng)固態(tài)培養(yǎng)技術(shù)，可以顯著提高微生物培養(yǎng)質(zhì)量及效率，適合在生物制藥、食品發(fā)酵、生化實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用。
文檔編號(hào)B02C19/00GK102872955SQ20121037667
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者謝莉莎, 趙麗云, 魏靜華 申請(qǐng)人:佛山市海天(高明)調(diào)味食品有限公司, 佛山市海天調(diào)味食品股份有限公司