專利名稱：一種濃縮光合細菌的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種濃縮光合細菌的制備方法。具體地說，涉及一種使用超濾器濃縮光合細菌的方法。
背景技術：
環境有益微生物的使用對保護養殖環境和養殖產業的可持續發展有非常重要的意義。與以往的制備微生物菌種和微生物代謝產物不同，環境有益微生物要求在特定的使用環境中加入足夠數量的且能夠繁殖的活的微生物。因此，活細菌的濃度是一個非常重要的指標。
光合細菌是環境有益微生物家族中最重要的成員之一，并且已經被證明能對水產養殖、畜禽養殖、種植和環境保護等行業起到非常重要的作用。
但在實際中，光合細菌的應用受到很大的限制，昂貴的包裝成本和運輸成本大大地限制了它的推廣。如果將發酵生產的光合細菌原液進行濃縮，一定能大幅度提高其性價比。
與枯草芽孢桿菌等環境有益微生物不同，光合細菌不產芽孢，菌體很小，只有不到1微米，而且在胞外能分泌大量的黏液，因此采用常規濃縮方法，如離心法，絮凝和吸附方法，使用常規濾布等等，都不理想。
離心法。離心法是一種常用的固液分離手段，其不影響細菌的活性，也沒有外源物質引入，而且也可以得到濃度很高的光合細菌。不足之處是，由于受到原始發酵液的菌體所占比例較低，而且光合細菌分泌的黏液較多，黏度較大，導致需要處理的物料體積很大，不能完全分離，回收率不高等不利條件，結果是生產成本依然很高，不能達到降低使用成本和進一步推廣的目的。同時該方法不能回收光合細菌分泌的胞外黏液，胞外黏液對光合細菌的功能非常重要，關系到保護養殖動物腸道黏膜和抑制有害細菌等多個方面的功能，使光合細菌的部分功能無法實現。
絮凝和吸附的方法。該方法也能夠得到濃縮的光合細菌，但是在濃縮的同時，有伴生而來兩個致命的缺陷即活性大大降低和引入了絮凝劑的污染，大大降低了市場的應用范圍，同樣也無法實現光合細菌濃縮的真正價值，同樣也無法回收光合細菌分泌的胞外黏液。
常規過濾法。由于光合細菌菌體很小，常規濾布法截留細菌菌體，該方法根本就不能得到濃縮光合細菌。
由于受到保持活性和濃縮效率的限制，傳統的濃縮工藝無法生產出具有實用價值的濃縮光合細菌，因此，在環境有益微生物的市場上，多年來就一直沒有出現過真正能區分于非濃縮光合細菌，且能使光合細菌能得到進一步推廣使用的濃縮光合細菌制劑。
專利號為92219846.2“光合細菌培養濃縮裝置”，其構成是利用光合細菌貼壁生長的原理來生產濃縮光合細菌，其缺點是生產效率非常低，超濾膜過濾技術是近年來才出現的一種新型技術，主要應用在大分子的截留和濃縮方面，如酶、蛋白質和多糖等大分子的濃縮。在細菌發酵液的處理方面，目的是除菌或者回收和濃縮代謝產物等，而不是用于制備活的濃縮的細菌制劑。
目前還沒有檢索到超濾技術應用在大規模制備濃縮光合細菌方面的報道。
錢學玲等(1995)發表的《動態及平板超濾器分離光合細菌》的研究簡訊，其所使用的過濾膜的孔徑為0.45微米，嚴格意義上講，屬于微孔過濾，不屬于超濾，此外也沒有給出超濾的操作條件，只是提出一種以Taylor渦流理論為基礎的動態超濾器。
專利申請號為91105125.2“增產菌液體菌濃縮工藝”，僅僅提到了在非常溫下，利用超濾膜技術濃縮增產菌的菌液。另一方面，該專利所述的增產菌，不包括不能產生孢子的光合細菌。
專利號為96109494.x“蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑的濃縮方法”，使用了超濾裝置進行培養液的濃縮，目的是提高殺蟲劑的毒力，使殺蟲劑的有效成分在濃縮過程中不受損失，其中包括代謝產物和細菌菌體本身的濃縮，而不是活的細菌不受損失。同時，蘇云金芽孢桿菌是一種能生成保護性孢子的細菌。該專利中沒有提到超濾濃縮方法是否適合于不能產生孢子的光合細菌。

發明內容
本發明的目的在于提供一種能在不影響細菌活性的情況下，能簡單、高效、大規模制備光合細菌濃縮劑的方法。
本發明所提供的一種濃縮光合細菌的制備方法，技術方案包括4大部分，概述如下A、使用常規方法制備光合細菌原液。
B、培養原液前處理，首先用普通濾布過濾，濾除細菌培養物中的肉眼可見的顆粒物質和懸浮物質，然后收集到儲液罐，濾布的目數為40-2000目，優選60-1000目，更優選為100-200目。
C、濾液使用超濾器錯流過濾，收集并循環截留部分，重復本步驟，直到達到所需濃度。一般可以濃縮5倍到50倍，優選10倍到20倍，細菌的最終濃度可以達到2000億活菌/毫升以上。所述超濾器膜的組裝形式為卷式膜、板式膜或者中空纖維膜，優選中空纖維膜；所述超濾器膜的材質為陶瓷、聚醚砜、聚砜、聚丙烯、聚氟乙烯或其它高聚物；所述超濾膜截留分子量的大小為0.5萬-50萬，優選為10萬-50萬。工藝所述運行條件為PH為培養物的天然ph；運行溫度為常溫，優選20-30℃；循環流量使膜表面的流速達到0.5-3m/s；運行壓力為0.05-0.7Mpa，優選為0.1-0.25Mpa。
D、濾出液通量降低到初始通量的50％，最低到30％時，需要清洗過濾器；清洗方法采用常規的超濾器清洗方法即可。
經活細菌培養證實，本濃縮方法的光合細菌的活細菌回收率在99.9％以上。透過液的細菌濃度與濃縮液(截留部分)相比，數量級差距都大于三，這說明兩個問題，一個是透過率不到千分之一，回收率完全達到了濃縮要求；另一個是超濾器過濾完全不影響光合細菌的活力。
濃縮后得到濃縮光合細菌制劑，與原液相比，發生了以下幾點質的變化1、保活期延長，濃縮后，光合細菌分泌的胞外多糖同時也被濃縮，形成了一種具有凝膠性狀的膠性液體，而且，菌液黏度增加，對細菌體的保護加強，細菌的保活期即儲藏期可增加到一年以上；2、可用于育苗水體，濃縮后，光合細菌制劑中所含有的培養基殘留物下降了90％以上，光合細菌菌液自身所帶的限制性因素去除以后，水體中加入光合細菌的濃度可以成十倍的增加，由此可以使光合細菌作為水產幼苗開口餌料的功能得以實現，并可以同時實現凈化水質的雙重功能；3、濃縮以后，光合細菌分泌的胞外多糖等粘性物質濃度增大，使之更加容易黏附于飼料表面，與更少的培養基殘留相互補充，濃縮光合細菌制劑更適合于作為飼料添加劑拌料使用；4、出現了更強的預防腸道疾病的功能，作為拌料使用時，與非濃縮的光合細菌制劑相比，可以使更多的有益細菌進入水產養殖動物體內，參與抑制有害細菌，保護腸道黏膜。
本發明所述方法可極大的提高生產效率，2立方米體積的光合細菌原液，在1.5千瓦水泵驅動下，4小時即可使體積縮小到十分之一，濃度提高十倍，完全可滿足工業化生產的需求，與離心的費用相比，費用不到其1/5。
與現有技術相比，利用超濾器濃縮光合細菌的方法的可創造更大的經濟效益和社會效益1、解決了行業內多年沒有解決的光合細菌濃縮問題，可以節約90％以上的包裝和運輸費用，降低30％-40％的使用成本，由本方法生產出的高濃度光合細菌制劑經過一年多時間的推廣，已經被證明可用于低產值的四大家魚和羅非魚的使用，每畝每次的使用成本從5元以上降低到只有2-3元，已經取得了良好的經濟效益。
2、使用費用大幅度降低，利于光合細菌的推廣使用，有助于發展有利于壞境的生態養殖，減少抗生素的使用，提高產品質量，保護環境，促進水產養殖業的可持續發展。本發明具有比經濟效益更大的社會效益。
具體實施例方式
應用實例一光合細菌原液5立方米，活菌培養活細菌數為100億/毫升。經200目的普通濾布過濾，再經5平方米過濾面積的超濾膜錯流循環過濾，5小時后，截流液的體積變為1立方米，活菌培養活細菌數為500億/毫升；繼續濃縮2小時，截流液體積變為0.2立方米，此時，濃縮光合細菌液變成粘稠狀，靜放2天后，變成凝膠狀，活菌培養活細菌數為2500億/毫升。25倍濃縮液常溫保藏一年后，活細菌數為2000億/毫升；與之同時，同等條件保藏的原液，活細菌數為20億/毫升。
應用實例二濃縮10倍的光合細菌，細菌數為1500億/毫升，1公斤拌料100公斤飼喂南美白對蝦，80天后，發生腸炎的比率比對照低90％以上，增產30％。與之同時，非濃縮的光合細菌原液，效果并不顯著。
權利要求
1.一種濃縮光合細菌的制備方法，其特征是，它包括以下步驟A、使用常規方法制備光合細菌原液；B、將上述原液進行前處理，首先用普通濾布過濾，濾除細菌培養物中的肉眼可見的顆粒物質和懸浮物質，然后收集到儲液罐；C、濾液使用超濾器錯流過濾，收集并循環截留部分，重復本步驟，直到達到所需濃度。工藝所述運行條件為PH為培養物的天然ph；運行溫度為常溫；循環流量使膜表面的流速達到0.5-3m/s；運行壓力為0.05-0.7Mpa；D、濾出液通量降低到初始通量的50％，最低到30％時，需要清洗過濾器；清洗方法采用常規的超濾器清洗方法即可。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是所述普通濾布的目數為40-2000目；
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是所述超濾器膜的組裝形式為卷式膜、板式膜或者中空纖維膜。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是所述超濾器膜的材質為陶瓷、聚醚砜、聚砜、聚丙烯、聚氟乙烯或其它高聚物。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是所述超濾膜截留分子量的大小為0.5萬-50萬。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是所述常溫是指20-30℃。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是所述運行壓力為0.1-0.25Mpa。
全文摘要
本發明公開了一種濃縮光合細菌的制備方法，利用本方法，可在不影響光合細菌活性的前提下，大規模、簡單、高效地濃縮光合細菌。本發明通過下列技術方案實現，利用常規方法生產光合細菌原液，并進行粗濾，利用超濾濃縮設備循環過濾，得到5到50倍的光合細菌濃縮劑，可大幅度提高其性價比，更適合用于水產養殖、畜禽養殖、種植和環境保護等行業。
文檔編號C12N1/20GK1861784SQ20051003450
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月11日 優先權日2005年5月11日
發明者王培軍, 張婷麗, 周永燦 申請人:張婷麗, 王培軍