一種微生物微膠囊大量製備的方法
2024-04-04 05:46:05
專利名稱：一種微生物微膠囊大量製備的方法
技術領域：
本發明涉及一種微生物微膠囊大量製備的方法，屬於微生物和生物技術領域。
背景技術：
在生物技術領域，微膠囊技術是伴隨固定化細胞技術的發展而形成的，即利用形成微膠囊的方法將生物物質如細胞等包埋起來。微膠囊固定化微生物細胞的優勢表現在1)在細胞培養過程中形成一種微小的培養環境，降低了培養時剪切力對細胞的影響，使攪拌和直接通氣等操作不會影響細胞的正常生長，提高了細胞密度，並使細胞得以重複和繼續使用，而不會大量地流失。2)微膠囊可以把目的產物截留於膜內，通過微膠囊與培養液的分離即可實現產物與培養液的分離，可直接從大量稀溶液中把需要的產物提取出來，提高了目的產物的濃度，大大縮小了處理液量，減少了分離過程的負荷。3)微膠囊產品本身還具有良好的流動性和分散性，因此易與其它原料混合均勻，同時便於運輸、貯存和添加使用。4)通過微膠囊包被的細胞，如微生態製劑等可更好的耐受體內胃腸道等環境，大大增加益生菌的體內存活率，並使服藥過程變得更加簡單，通過控制芯材釋放和作用的時間、數量和位置，還可實現定點和定量給藥。因此，生物微膠囊在飼料、食品及醫療等的多個領域表現了極好的應用和市場前景。
但目前發酵前包被法生產微生物微膠囊的技術很難做到大量生產，大部分方法和設備都在10ml/h微膠囊的水平，甚至更低，因而造成生產成本極高，難於被市場接受。而目前大量使用的發酵後包被法，雖然可以實現大量生產。但是，發酵後包被法需要的微生物細胞數量巨大，大量的細胞存在造成了高質量微膠囊的得率降低。而且發酵後包被法往往需要較高溫度和壓力的存在，這就很容易的造成微生物細胞活性的損失，降低了產品質量。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種可以用於大量製備微生物微膠囊的方法。
為實現上述目的，本發明採用以下技術方案 一種微生物微膠囊大量製備的方法，包括如下步驟 (1)囊材溶液的配製配製質量體積比濃度為1-2％w/v的海藻酸鈉溶液，滅菌備用； (2)固化劑的配製製得0.1-0.3mol/L的氯化鈣溶液，滅菌備用； (3)微生物微膠囊製備滅菌囊材溶液在無菌條件下，加入對數生長期的微生物種子液，至密度為106cfu/ml，用高壓空氣，經無菌濾膜和噴頭噴入無菌氯化鈣溶液，不斷均勻攪拌，噴完後慢速攪拌固化10-30min，傾出上清液，得直徑為300-700微米的微膠囊，用無菌水洗微膠囊1-3次，培養液清洗微膠囊1-2次； (4)包被後培養將包有微生物細胞的微膠囊接入發酵液中，培養至對數生長末期，過濾分離微膠囊即得產品。
所述海藻酸鈉溶液的濃度為1.5％w/v。
所述氯化鈣溶液的濃度為0.1mol/L。
所述高壓空氣流速為0.6m3/h。
所述海藻酸鈉與微生物細胞混合液流速為45ml/min。
所述噴頭為實心錐型圓形噴霧，連接管道為1/4英寸。
所述滅菌備用是指在115℃，滅菌20min，4℃保存備用。
所述噴完後慢速攪拌固化20min。
本發明採用發酵前包埋方法，將低密度微生物細胞均勻分散在囊材中，然後用無菌氣體，將囊材和微生物混合液噴霧到凝固劑中，進行絡合反應得到微生物微膠囊。最後通過包被後的培養控制，得到含有期望微生物密度的微膠囊。大大減少了微囊化過程細胞的利用量，避免了後包埋過程由於受細胞密度影響而造成的微囊化效率和產率較低的不利因素，更易於得到形態和穩定性更好的微囊化產品。同時，菌體可繼續在微膠囊微環境下增殖，細胞密度大小可控，並可達到比後包埋更高的微囊化菌體密度。按1-3×106個/ml製備的直徑為0.3-0.7mm包被屎腸球菌的溼膠囊，經16小時左右發酵，可得含高密度和高活性屎腸球菌的微膠囊產品，活菌數可達1010個/ml溼膠囊。
本發明的優點是克服了目前發酵前包被法製備微生物微膠囊不能大量生產的缺陷，大量生產，操作簡單，材料和設備成本低廉。
下面結合具體實施方式
對本發明作進一步說明，並非對發明的限定，依照本領域公知的現有技術，本發明的實施方式並不限於此，因此凡依照本文公開內容所作出的本領域的等同替換，均屬於本發明的保護範圍。
具體實施例方式 實施例1 一.材料 1.海藻酸鈉溶液，1.5％w/v。
2.CaCl2溶液，0.1mol/L。
3.屎腸球菌菌種，於2008年5月22日，保藏於中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(地址北京市朝陽區大屯路中國科學院微生物研究所，郵政編碼100101)，建議的分類名為屎腸球菌Enterococcus Faecium，保藏號為CGMCC No.2516。
二.方法 1.菌種種子液的製備將保存屎腸球菌菌種接種在液體培養基中，37±1℃恆溫培養8-10小時，當活菌數達到對數生長期，密度約107-108cfu/ml時結束培養，備用。
2.囊材溶液的配製及滅菌在不斷攪拌下按最終為1.5％w/v的濃度，分批加海藻酸鈉入去離子水中，製成為透明膠液，115℃下滅菌20分鐘，4℃保存備用。
3.固化劑的配置及滅菌CaCl2溶液，用蒸餾水配成0.1mol/l溶液，115℃下滅菌20分鐘，4℃保存備用。
4.微膠囊製備無菌條件下，將種子液加入到海藻酸鈉溶液中，按1-3×106個/ml海藻酸鈉的密度調配，充分攪勻後，用高壓無菌氣體經噴頭噴入CaCl2溶液中(海藻酸鈉微生物混合液與CaCl2溶液的體積比最低為1∶3)，均勻緩慢攪拌，固化20分鐘左右，即得待培養微膠囊，微膠囊直徑為0.3-0.7mm。將含有屎腸球菌的微膠囊接入發酵液中，37℃，150rpm恆溫培養，16小時左右，即得含高密度和高活性屎腸球菌的微膠囊產品，經檢測，活菌數達到1010個/ml溼膠囊。
本發明將微生物通過微囊化轉變成一種穩定的細粉顆粒，改變微生物存在的形態，產品具有良好的流動性和分散性，能夠有效地防止菌體失活，提高微生物類產品的穩定性。體內應用時還能防止胃液的破壞，從而使儘可能多的菌體到達腸道，真正起到保健和治療的作用；可將配伍禁忌的各種成分在同一產品中隔開。
權利要求
1.一種微生物微膠囊大量製備的方法，其特徵在於包括如下步驟
(1)囊材溶液的配製配製質量體積比濃度為1-2％w/v的海藻酸鈉溶液，滅菌備用；
(2)固化劑的配製製得0.1-0.3mol/L的氯化鈣溶液，滅菌備用；
(3)微生物微膠囊製備滅菌囊材溶液在無菌條件下，加入對數生長期的微生物種子液，至密度為106cfu/ml，用高壓空氣，經無菌濾膜和噴頭噴入無菌氯化鈣溶液，不斷均勻攪拌，噴完後慢速攪拌固化10-30min，傾出上清液，得直徑為300-700微米的微膠囊，用無菌水洗微膠囊1-3次，培養液清洗微膠囊1-2次；
(4)包被後培養將包有微生物細胞的微膠囊接入發酵液中，培養至對數生長末期，過濾分離微膠囊即得產品。
2.根據權利要求1所述的一種微生物微膠囊大量製備的方法，其特徵在於所述海藻酸鈉溶液的濃度為1.5％w/v。
3.根據權利要求1所述的一種微生物微膠囊大量製備的方法，其特徵在於所述氯化鈣溶液的濃度為0.1mol/L。
4.根據權利要求1所述的一種微生物微膠囊大量製備的方法，其特徵在於所述高壓空氣流速為0.6m3/h。
5.根據權利要求1所述的一種微生物微膠囊大量製備的方法，其特徵在於所述海藻酸鈉與微生物細胞混合液流速為45ml/min。
6.根據權利要求1所述的一種微生物微膠囊大量製備的方法，其特徵在於所述噴頭為實心錐型圓形噴霧，連接管道為1/4英寸。
7.根據權利要求1所述的一種微生物微膠囊大量製備的方法，其特徵在於所述滅菌備用是指在115℃，滅菌20min，4℃保存備用。
8.根據權利要求1所述的一種微生物微膠囊大量製備的方法，其特徵在於所述噴完後慢速攪拌固化20min。
全文摘要
本發明公開了一種微生物微膠囊大量製備的方法，屬於微生物和生物技術領域。一種微生物微膠囊大量製備的方法，包括如下步驟(1)囊材溶液的配製配製質量體積比濃度為1-2％w/v的海藻酸鈉溶液，滅菌；(2)固化劑的配製製得0.1-0.3mol/L的氯化鈣溶液，滅菌；(3)微生物微膠囊製備滅菌囊材溶液加入對數生長期的微生物種子液，至106cfu/ml左右密度，用高壓空氣，經無菌濾膜和噴頭噴入無菌氯化鈣溶液，攪拌固化，傾出上清液，得微膠囊，洗膠囊；(4)包被後培養將包有微生物細胞的微膠囊接入發酵液中，培養至對數生長末期，過濾分離即得。本發明的優點是克服了發酵前包被法製備微生物微膠囊不能大量生產的缺陷，大量生產，操作簡單，材料和設備成本低廉。
文檔編號B01J13/04GK101288836SQ20081011491
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月13日 優先權日2008年6月13日
發明者綦文濤, 郝淑紅, 王婷婷, 張曉琳, 郭偉群, 李愛科 申請人:國家糧食局科學研究院