[发明专利]一种芽孢杆菌及其在发酵生产聚羟基丁酸酯中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株具有产聚羟基丁酸酯（polyhydroxybutyrate，PHB）性能的芽孢杆菌（Bacillus shackletonii）K5菌株及其在中温条件下产PHB的应用。

背景技术

聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoates，缩写为PHA）是微生物利用可再生资源（如碳水化合物、脂肪酸等）在体内合成的一类生物聚酯，它不仅具有与传统化学合成高分子（如聚丙烯）相似的材料性质，而且还具有一般传统塑料所没有的性质，如生物可降解性、生物相容性、光学活性、压电性等特殊性质，更重要的是可以通过可再生资源获得，因此被认为是传统石化类塑料的最佳替代品，具有巨大的经济价值。此外，由于PHA能够与哺乳动物的组织相容，并且缓慢降解，还可用作人工骨等具有特殊功能的医学材料。近年来，越来越多的学者致力于研究PHA在医药及组织工程等方面的应用。

随着石油资源的日益枯竭，聚羟基脂肪酸酯（PHA）的研究开发引起了世界各国科学界和产业界越来越多的重视。相对于常温微生物，嗜温或嗜热微生物在中温发酵生产PHA具有许多优良的性能，表现为：（1）中温条件下底物溶解度提高，酶催化反应的速率也随之加快，可以有效提高细菌的生长速度和PHA生产效率；（2）中温条件下可以抑制杂菌的生成，保证嗜热产PHA微生物成为优势菌种，使发酵合成PHA系统更易稳定运行；（3）微生物发酵的自发产热可以维持嗜热微生物生长的适宜温度，无需额外的冷却与加热装置，可有效降低成本；（4）对嗜热微生物PHA合成相关酶及其编码基因的耐热机制进行分析研究，可为PHA合成酶的定向进化提供理论参考，并且所分离的耐热PHA合成酶也可应用于PHA的体外合成。

发明内容

本发明之目的是提供一种可以在中温条件下具有合成聚羟基丁酸酯（polyhydroxybutyrate，PHB）性能的芽孢杆菌。

本发明另一目的在于提供上述芽孢杆菌在发酵生产聚羟基丁酸酯中的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种具有产聚羟基丁酸酯性能的芽孢杆菌，所述芽孢杆菌（Bacillus shackletonii）K5，由中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，其简称为CGMCC，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏编号是CGMCC No.7488，保藏日期为2013年04月18日。

中温条件下具有合成聚羟基丁酸酯（polyhydroxybutyrate，PHB）的菌株是芽孢杆菌（Bacillus shackletonii）K5，该菌株具有以下特征：（1）菌落特征：菌落表面干燥不透明，边缘不整齐；（2）细胞形态特征：细胞成杆状，菌体单个、成对或链关排列，芽孢成椭圆形，中生或偏端生，革兰氏染色阳性；（3）芽孢杆菌（Bacillus shackletonii）K5的16S rDNA基因序列特征：其16S rDNA具有序列表所示的核苷酸序列，片段长度为1406bp，在GenBank中的登录号为JX437933，与GenBank数据库比对表明，该菌株与芽孢杆菌（Bacillus shackletonii）的同源性为98%,其中与模式菌株Bacillus shackletonii strain Ka18和Bacillus shackletonii strain LMG18435最相似，同源性都达到了98%。应用MEGA软件采用Neighbor-Joining法绘制16S rDNA系统发育树，确定其进化地位，结合其形态特征和生理生化特征，该菌株最有可能是芽孢杆菌属（Bacillus sp.），并命名为Bacillus shackletonii strain K5。

所述芽孢杆菌发酵生产聚羟基丁酸酯的pH为5.0～9.0，发酵培养时间为12～48h，温度为25～50℃。优选地，pH为7.0，发酵培养时间为28h，温度为45℃。