高活性枯草芽孢杆菌菌株的选育和生产

时间：2020-07-06

枯草芽孢杆菌的选育和生产

高活性枯草芽孢杆菌菌株是其广泛应用的重要前提。

枯草芽孢杆菌筛选可依据形态特性、产酶能力、抑菌能力和抗逆性分析等方法在动物肠道、植物根际、土壤环境、发酵体等环境中分离，并进行分子生物学及生理生化鉴定，以挑选出性能优良的菌株。

筛选出性能优良的菌株后，如何获得有效生物量更高的产品，是枯草芽孢杆菌工业化生产中的核心问题。目前，应用于工业化的发酵工艺主要有以下3种：液态发酵、固态发酵和液固两相发酵。实际生产中，以液态发酵为主。

液态发酵是将活化菌种接种到发酵罐中，进行液体培养的方法。其一般流程为菌种接种，发酵罐培养、过滤、浓缩、干燥从而得到菌剂。该方法的优点为液体环境有利于菌体、底物、产物以及热量的扩散，使得发酵在均质均热的条件下进行；发酵过程速度快，周期短；便于监测和控制；易扩大培养规模。缺点为液体培养基的水分多，使得有价值的大分子物质浓度低，产生的废液也多；后续分离纯化困难，成本较高。

固态发酵是一种培养基呈固态、培养基中没有或几乎没有流动水、利用自然底物作为碳源和能源或利用惰性底物作为支持物的发酵过程。该方法的优点为培养基简单且来源广泛，利用自然底物如麸皮、豆粕等作碳源和氮源；后处理加工方便，往往*分离提纯；含水率低，无大量废水排放，清洁环保；缺点为固态发酵传热困难，菌体生长不均匀，存在热量和质量梯度，从而限制发酵水平，发酵周期较长。

液固两相发酵指的是先通过液态发酵，快速培养大量高活力菌体，然后通过无菌输送将高活力菌体接种到固态培养基进行发酵。该方法的优点为结合了液体发酵周期短、菌量大和固态发酵成本低、菌体活力高的优势，同时也回避了液态发酵后期处理复杂的问题。缺点为从液态到固态，菌体可能会因为培养基差异过大导致延滞期过长，进而降低发酵效率。

干燥是微生物制品发酵的重要后处理环节，对于保证菌剂稳定性，后续贮存及运输具有重要意义。干燥通常需采用高温、真空、冷冻、辐射等方式进行，而这些干燥方式对枯草芽孢杆菌生长环境而言均比较严峻。有研究对比了高温常压干燥(80°C)、冷冻干燥(真空度4Pa，温度35°C)和喷雾干燥(进风口温度180°C，出风口温度85°C)对芽孢杆菌活菌数的影响。结果表明菌体在高温常压干燥过程中大量死亡；喷雾干燥和冷冻干燥制剂的活菌数无明显差异；喷雾干燥和冷冻干燥过程中菌体损伤相近。

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