自发热液态培养活性厌氧微生物的装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微生物厌氧培养设备，特别涉及一种自发热液态培养活性厌氧微生物的装置与方法，属于环保技术领域。
【背景技术】
[0002]厌氧培养方式主要使用于乳酸菌等厌氧菌培养，以乳酸菌为例，其广泛存在于人和动物的肠道，在胃肠道400多种厌氧或好氧微生物中，乳酸菌约占10%，是肠道正常菌群的主要成员。作为人和动物肠道的正常菌群，乳酸菌担负着人畜机体多种重要的生理功能，具有调节机体胃肠道正常菌群，保持肠道的微生态平衡，阻止病原菌对肠道的入侵和定植，抑制病原菌和抗感染，预防和抑制肿瘤的发生，增强机体免疫力，促进消化，合成氨基酸和维生素，降低胆固醇，抑制内毒素，延缓衰老和抗辐射等作用。近几年在微生物在畜牧、家禽和水产养殖中应用非常广泛，除以上优点外，还改善动物生存的体内外环境，增加幼崽的成活率，并减少抗菌药的使用，改善肉的品质。
[0003]常用的微生物液态培养技术的关键之一是培养基、培养容器必须经过高温蒸汽灭菌，关键之二是接种操作必须达到无菌要求，关键之三是培养容器必须具备良好的密封条件，这样才能有效避免由于杂菌污染导致的培养失败，另外必须具备恒温发热培养装置。微生物液态培养方式通常是，一级种子培养是在无菌操作台上将微生物接种到装有培养基的三角瓶中，二级培养(生产型)是用不锈钢发酵罐培养，发酵期间要求很高，操作复杂。
[0004]目前市场上对微生物的应用及销售有两种方式，一种是直接销售微生物菌液产品，菌液为专业企业生产，但由于其中的微生物需在低温条件下保存，而活性维持时间在3d左右，超过5d则会大量死亡，由于保藏时间过短造成此类产品几乎不能适应长途运输，无法满足市场的需求；第二种是直接销售菌种，提供给客户自己培养，此方式解决了菌液不能长途运输的问题，但不具备微生物专业技术知识和相应的设备，生产出的菌液无法保证质量。因此现有的培养方式和销售模式是有诸多缺点的，在一定程度上限制了液态活性微生物的商业化运用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决上述两种微生物应用及销售方式的缺点，提供一种自发热液态培养活性厌氧微生物的装置，应用该装置进行培养微生物无需微生物专业技术人员，无需灭菌、无菌接种和恒温培养箱等大型设备。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]一种自发热液态培养活性厌氧微生物的装置，包括塑料瓶、菌片、瓶盖、发热装置和保温装置；其中所述塑料瓶内盛有培养基，塑料瓶具有瓶颈，瓶颈上端的瓶口由封口膜密封；所述菌片放置在封口膜上；所述瓶盖盖住塑料瓶的瓶口，瓶盖的下端边缘与套在瓶颈上的封口环上端连接，封口环下端与瓶颈上的胶环连接；瓶盖内设有可刺破封口膜的空心圆柱，在封口环的阻挡下，空心圆柱末端与封口膜之间留有一定空间；所述发热装置为发热贴；所述保温装置是用于放置所述塑料瓶的保温箱体。
[0008]本发明的培养装置中，优选的，所述塑料瓶瓶口由铝箔封口膜密封。
[0009]优选的，塑料瓶的瓶颈和瓶盖通过螺纹啮合在一起。
[0010]所述封口环上设有撕拉带，拉住撕拉带可将封口环撕去；所述瓶盖内设有的空心圆柱末端优选为锯齿状。该装置在使用前由于封口环的存在，瓶盖内的空心圆柱末端与封口膜之间留有一定空间，避免空心圆柱末端划破封口膜，使用时，撕去封口环，向下旋紧瓶盖，空心圆柱的锯齿状末端划破封口膜，菌片落入培养基中。
[0011]优选的，所述塑料瓶的瓶颈上在封口环下依次设有一小止挡圈、一圈胶环和一大止挡圈，大、小两个止挡圈对胶环起固定作用。封口环的上端和下端分别通过均匀分布的短线塑胶连接瓶盖下端边缘和胶环。
[0012]进一步的，所述塑料瓶瓶底为内凹设计，当瓶内微生物产气产生内压时，瓶底凹陷程度会自动缩小，这样就给瓶内压力的产生提供了的空间，避免了产气造成瓶身破裂现象的发生。
[0013]优选的，瓶盖内顶部设有一个环状密封垫圈，所述空心圆柱设在垫圈环内，该空心圆柱上端与瓶盖顶固定连接，下端为锯齿状的开放末端。
[0014]上述塑料瓶一般是以高分子聚合材料添加了相应的有机溶剂，经过高温加热后，通过塑料模具经过吹塑、挤吹成型的塑料容器，其容量通常为350mL?1000mL。塑料瓶瓶身、瓶盖、密封垫圈、封口环、止挡圈、胶环采用聚酯(PET)、聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)等热塑性树脂为原料，具有不易破碎、成本低廉、耐酸碱、耐热、抗压、传热快等特点。
[0015]塑料瓶内所盛放的培养基是预先经过高压灭菌的，其成分根据需要培养的菌种及其应用范围设计的，例如针对乳酸菌，根据应用范围不同，可采用如下三种不同的液体培养基:
[0016]培养基一:1%蛋白胨、2%葡糖糖、0.5%牛肉粉、0.4%酵母粉、0.5%乙酸钠、0.2磷酸氢二钾、0.2%柠檬酸三铵、0.02%硫酸镁、0.005%硫酸锰、0.1%吐温80、pH值6.5?7.0 (所述百分比含量的单位为g/mL，如1%指10mL溶液中含有Ig所述溶质，下同)。
[0017]培养基二:1%大豆蛋白胨、0.5%酵母粉、1%氯化钠、1%葡萄糖、pH值6.5?7.0。
[0018]培养基三:2%白砂糖、5%脱脂乳粉。
[0019]菌片放置于封口膜上，位于封口膜和瓶盖盖顶之间。菌片最常用的为乳酸菌片，而乳酸菌优选为粪肠球菌。菌片为压缩成形的片状菌粉颗粒，易溶于水，便于放置于封口膜上。
[0020]本发明的培养装置在制备时，培养基经过高压蒸汽(通常115°C，15min)灭菌，塑料瓶瓶身和瓶盖(不含菌片)用10%双氧水喷淋冲洗消毒，然后在无菌环境中将菌片、瓶身和瓶盖组合起来。经灭菌的瓶内培养基在常温密封的情况下，可放置30?45天无变化。
[0021]本发明的培养装置中，所述发热装置优选为发热贴。发热贴由原料层、明胶层和无纺布袋组成，其中原料层的填充物有:铁粉、盐、活性炭、蛭石、水等，明胶层是外包装袋，具有不透气的作用，无纺布袋即内袋，采用微孔透气膜制作。发热贴的一面为粗糙面，另一面为光滑面，光滑面接触空气不发热，粗糙面接触空气发热，两面均覆盖有胶膜。组合连接时，将光滑面的胶膜撕下，把发热贴光滑面与塑料瓶瓶身外壁贴合，使用时再将发热贴粗糙面的胶膜撕掉后才能发热。根据四季温度和使用地区温度的不同，发热贴所用配料量(发热量)也不同，一般含量在150?230g有一定浮动。
[0022]所述保温装置为以热不良导体为材料制成的箱子，用于放置塑料瓶和发热贴。箱子由箱盖和箱体组成，所述热不良导体材料例如塑料泡沫(多空泡沫)，具有质轻、隔热、防震等特点，且重量轻，使用方便。箱子可容纳多个塑料瓶。组合连接时，将贴好发热贴的塑料瓶放入箱中。使用时将贴好发热贴且发热贴开始发热的塑料瓶放入其中，盖上箱盖，箱盖不必盖紧，稍微留有空隙，目的是让空气进入箱内，使发热包接触空气而发热，同时可起到保温、避免热量大量损失的作用。
[0023]利用本发明的自发热液态培养活性厌氧微生物装置培养微生物时，首先将贴于塑料瓶瓶身上的发热贴的粗糙面胶膜撕掉，然后将瓶颈处封口环撕掉，通过瓶盖与瓶口的拧紧过程，瓶口封口膜被瓶盖内的空心圆柱扎破，菌片落入液体培养基中，此时瓶口与瓶盖完成密封过程，无菌接种操作完成。上下摇匀瓶内培养基，使发热贴接触空气开始对瓶内培养基进行加热。再将塑料瓶置于保温装置中进行保温，轻轻盖上箱盖避免热量的散失。发酵过程结束后，将塑料瓶中的液体倾倒出来使用即可。长时间的弱酸环境或短时间的微酸性环境，都不会对塑料瓶的密封性能产生影响。
[0024]本发明提供的一种自发热液态培养活性厌氧微生物的方法，是利用上述培养装置对内置于瓶口上的菌种进行培养，具体操作步骤如下:
[0025]步骤一、将塑料瓶瓶颈处的封口环撕开，旋紧瓶盖，在旋紧的过程中，瓶盖内空心圆柱的锯齿状末端扎破封口膜，同时瓶盖与瓶口完成了密封，此时充分震荡摇匀，瓶盖内置菌片即刻溶解于液体培养基内，即完成了接种过程；
[0026]步骤二、将发热贴的粗糙面胶膜撕去，发热原料接触空气，开始发热，使其对培养基进行加热，使培养基温度短时间内升至并维持在30— 45°C ;
[0027]步骤三、将塑料瓶放入保温装置中保温，以避免热量的散失，发热贴的持续发热作用可维持16 — 20h，从而方便快捷的完成了厌氧微生物液体培养的过程。
[0028]本发明的有益成果体现在如下几方面:
[0029]1、本发明采用封口环、封口膜，将菌片置于瓶口的封口膜上，在未使用前，菌片置于瓶口与瓶盖形成的洁净无菌空间内，使用时瓶盖与瓶口的密封有效地避免了杂菌的污染，有利于得到纯培养物；
[0030]2、本发明采用发热贴作为发热装置，对瓶内培养物进行加热，发热贴能将温度维持在30— 45°C，发热时间16 — 36h，完全能达到瓶内微生物所需培养时间和温度，同时保温装置可起到保温、避免热量散失的作用，这样就解决了需要恒温培养箱这一大型设备的问题；
[0031]3、本发明培养出的活菌