醋酸菌与木醋杆菌混合培养联产醋酸及细菌纤维素的方法

摘要

本发明公开了一种醋酸菌与木醋杆菌在同一发酵体系中混合培养联产醋酸及细菌纤维素的方法。涉及细菌纤维素和食醋生产领域，该方法是将醋酸菌与木醋杆菌混合培养在同一发酵体系中，醋酸菌和木醋杆菌种子液的接入量均为发酵体系体积量的5.5～6.5％(V/V)，在30℃静置培养6天，发酵结束时发酵液的酸度为3.95g/100mL，细菌纤维素产量为4.95g/L，本发明公开了混菌发酵基础培养基和最优发酵培养基的配方配比，本发明方法，首次采用了将醋酸菌与木醋杆菌混合培养同时产醋酸及细菌纤维素的发酵方法。应用该方法可以醋酸菌与木醋杆菌同时接种达到一次发酵，发酵结束时能获得两种有益产物(醋酸及细菌纤维素)且产量均不低于纯培养。

说明书

技术领域：本发明涉及细菌纤维素和食醋生产领域，具体地说，是一种用醋酸菌与木醋杆菌在同一发酵体系中混合培养联产食醋及细菌纤维素的方法。

背景技术：本发明立足当今食醋淋浇发酵生产中易染木醋杆菌在填料中生成细菌纤维素，堵塞填料，使得淋浇时间大大缩短，但对食醋风味却无影响。细菌纤维素是一种新型微生物合成材料在食品、医药、纺织、化工等方面具有巨大的应用潜力(余冰，周红丽.细菌纤维素研究进展.生物技术通报[J]，2007，2：87-89)。但目前细菌纤维素生产行业因易染菌使得细菌纤维素产量下降。加之细菌纤维素产量本身就较低导致细菌纤维素价格较高而不能较好的应用于市场。食醋具有消除疲劳、提高肝脏的解毒功能与新陈代谢、软化血管、降血脂、降低胆固醇、减肥、抗衰老方面均有一定作用(李幼筠.论食醋的功能性与新型功能食醋的研发.中国酿造[J]，2004，1：5-8)但目前食醋生产行业面临过氧化时间过早、产品副加值低等问题。目前国内外对微生物混合培养的研究主要集中在不同微生物混合培养产同一产物的研究中，而对微生物混合培养产不同产物的研究还少见报道。

发明内容：本发明的目的在于用不同的微生物混合培养在同一发酵体系中联产不同产物的研究，具本地说，就是研究一种用醋酸菌与木醋杆菌混合培养在同一发酵体系中联产醋酸及细菌纤维素的方法，解决现有醋酸和细菌纤维素生产行业产值低、经济效益差的问题。

通常在单纯生产醋酸的过程中，醋酸发酵最佳周期为3天，于第4天即发生过氧化反应，醋酸菌利用发酵液中的醋酸为发酵基质因过氧化反应生成CO2及H2O，使得发酵液中醋酸含量降低；在单纯细菌纤维素的生产行业中，细菌纤维素的产量要达到最佳值需要发酵6天左右，而且产量低，成本高，本发明将醋酸菌与木醋杆菌混合培养可在同一个培养体系中同时产醋酸及细菌纤维素的关键就是要解决在同一培养体系中发酵3天以后，醋酸的产量不仅不会因过氧化而降低，而还继续增加，达到醋酸和细菌纤维素双丰收目的。

为达到在同一发酵体系中能同时产醋酸及细菌纤维素的目的，本发明的发明人在对比研究醋酸菌与木醋杆菌单纯培养时的最优培养基的基础上，研究获得混菌发酵的基础培养基，在混菌发酵的基础培养基中，分别采用了三种接种方式：(1)将木醋杆菌与醋酸菌同时接种；(2)先接醋酸菌后接木醋杆菌；(3)先接木醋杆菌后接醋酸菌，通过分析三种接种方式下醋酸产量，细菌纤维素产量，及最优发酵周期，确定选用混菌发酵的接种方式为(1)，即同时接种醋酸菌与木醋杆菌。又在同时接种醋酸菌与木醋杆菌方式下，在混菌发酵的基础培养中，采用多因素二水平实验和响应曲面法对混菌发酵培养基进行优化获得混菌发酵的最优培养基配方配比及发酵周期和发酵温度。

本发明一种用醋酸菌与木醋杆菌混合培养醋酸及细菌纤维素的方法，在于在同一发酵体系中，同时接入醋酸菌和木醋杆菌的种子液，混合均匀，醋酸菌和木醋杆菌种子液的接入量均为同一发酵体系体积量的5.5～6.5％(V/V)，在30±1℃的温度条件下，静置培养至少6天，产量为每100ml发酵体系产醋酸3.9±0.1g，产细菌纤维素0.49±0.01g。

上述同一发酵体系是指能同时培养醋酸菌和木醋杆菌的基础培养基和优化培养基，基础培养基配方配比为每1000ml基础培养基液体中含：

葡萄糖∶蔗糖＝1∶3(W/W)      40～50g

蛋白胨                       9～11g

酵母膏                       7.5～8.5g

KH₂PO₄                       2.8～3.2g

无水乙醇                     38～42ml

MgSO₄                        1.8～2.2g

蒸溜水稀释至1000ml

在上述混菌发酵的基础培养基中，采用同时接种醋酸菌与木醋杆菌方式，采用多因素二水平实验和响应曲面法获得优化培养基，每1000ml优化培养基液体中含：

葡萄糖∶蔗糖＝1∶3(W/W)     45g

蛋白胨                      10g

酵母膏                      8g

KH₂PO₄                      3g

无水乙醇                    40ml

MgSO₄                       2g

蒸溜水稀释至1000ml。

上述的种子液是将试管斜面醋酸菌和木醋杆菌接入一环于各自的试管基础培养基中，30℃培养20小时作为种子液。

培养方法为：在上述同一基础培养基或优化培养基中，同时接入醋酸菌和木醋杆菌的种子液，混合均匀，醋酸菌和木醋杆菌种子液的接入量为同一发酵体系体积量的5.5～6.5％(V/V)，在30±1℃温度条件下，静置培养6天，产量为每100ml发酵体系产醋酸3.9±1g，产细菌纤维素0.49±0.01g。

效果：本发明的发明人在此发酵培养基和发酵条件下进行实验得出：混菌发酵时细菌纤维素产量为4.97g/L，而纯培养时产量为4.95g/L。发酵液醋酸度为3.95g/100mL而纯培养时醋酸度为2.75g/100mL。过氧化反应的时间比较得出，混合培养在第6天时仍不发生醋酸菌利用发酵液中的醋酸生成CO₂和H₂O的过氧化反应，而醋酸菌纯培养时于第4天就发生了过氧化反应。该结果显示混合培养能延长醋酸菌发生过氧化反应的时间。这一系列结果表明混合培养有利于提高基质利用率，减少生产成本，提高产品的产出量，能在同一发酵过程中获得两种产物，且利用微生物混合培养之间的相互作用可以达到抑制杂菌污染，优化生产工艺，改善产品质量的目的。

本发明提供一种将醋酸菌与木醋杆菌混合培养的发酵方式。该发酵方式能达到在同一体系里同时生产醋酸及细菌纤维素的目的，有利于增加醋酸生产行业附加值，对于细菌纤维素生产行业因为发酵完成之后细菌纤维素浮于发酵液表面可直接提取，发酵液中含中一定量的醋酸不仅不污染环境而且可以变废为宝，还能提高生产行业的产值。

附图说明：图1、纯培养与混菌培养情况下醋产量对比图；图2纯培养与混菌培养情况下细菌纤维产量对比图。

具体实施方式：实施例1、将醋酸菌与木醋杆菌种子液，按同一发酵体系体积量6％(V/V)的接种量同时接种于最优发酵培养基，每1000mL最优发酵培养基含葡萄糖/蔗糖(1/3)45g，酵母膏8g，蛋白胨10g，KH₂PO₄3g，MgSO₄2g，无水乙醇40mL，蒸馏水稀释至1000mL，发酵温度30℃，静置培养6天。测定发酵终了时生成的细菌纤维素产量及醋酸产量。实验结果见附图1和图2所示。

从图1和图2结果显示于混合培养时情况下细菌纤维素产量为4.97g/L，纯培养时产量为4.95g/L。而醋酸生成方面，纯培养时醋酸度为2.75g/100mL，而混菌培养时为3.95g/100mL。该结果表明本专利采用的混菌发酵工艺能在一次发酵中获得两种有益的产品，且产量均不低于纯培养时的产量。有利于提高食醋和细菌纤维素生产行业产值，降低生产成本。

本发明方法，首次采用了将醋酸菌与木醋杆菌混合培养同时产醋酸及细菌纤维素的发酵方法。应用该方法可以醋酸菌与木醋杆菌同时接种达到一次发酵，发酵结束时能获得两种有益产物(醋酸及细菌纤维素)且产量均不低于纯培养。该发酵方式可以达到提高产物得率，减少发酵工时等目的，因发酵液中含有醋酸为有益产品不会造成环境污染，能较好的解决细菌纤维素生产行业发酵液排放问题。本方法适合于食醋生产行业和细菌纤维素生产行业。