[发明专利]稀土元素在枯草芽孢杆菌发酵产生γ-聚谷氨酸中的应用

说明书

技术领域：

本发明属于微生物发酵领域，具体涉及稀土元素在枯草芽孢杆菌发酵产生γ-聚谷氨酸中的应用。

背景技术：

聚谷氨酸(Poly Glutamate，简称PGA)是一种多聚氨基酸类的环保型多功能生物可降解高分子材料，由D-谷氨酸和L-谷氨酸聚合而成，根据聚合方式不同可分为两种构型：由α-酰胺键聚合而成的α-PGA和由γ-酰胺键聚合而成的γ-PGA。其中γ-PGA为直链分子，链之间存在大量氢键，具有良好的水溶性；且分子中大量游离的羧基提供了阳离子结合的基团，使其对金属离子具有良好的吸附性；此外，还具有生物可降解性，无毒无害，可食用等特性；可作为诸如保水剂、增稠剂、絮凝剂、重金属吸附剂、药物/肥料缓释剂即药物载体等原料，在农业、食品、医药、化妆品、环保、合成纤维和涂膜等领域具有广泛的应用前景。α-PGA主要由化学合成法制备，工艺复杂，副产物多且得率低；γ-PGA主要由微生物发酵法制备，目前主要菌种为地衣芽孢杆菌属和枯草芽孢杆菌属，具有成本低、生产过程污染小，因此，目前的研究主要集中在γ-PGA的微生物发酵生产。

研究表明，稀土元素具有依赖于浓度的双向性生物效应，70年代初期，我国将稀土元素应用于农业生产上，不仅提高了农作物产量而且明显改善了作物品质；近年来的研究也表明一定剂量的稀土元素对微生物细胞的生长和代谢产物的积累具有促进作用，涉及到的微生物菌种包括灵芝(姚强等.部分稀土元素对灵芝多糖和三萜类物质液体发酵的影响[J].食品科学.2011(05):224-227)、桑黄(姚强等.部分稀土元素对桑黄液体发酵的影响[J].中国食用菌.2011(03):41-44.)、黑曲霉(阮南等.稀土元素对柠檬酸发酵的影响[J].河北化工.2010,33(4):2-5.)、红菇(李增利.稀土元素镨、钕、铒对红菇多糖深层发酵的影响[J].食品科学.2007(12):312-316)、谷氨酸棒杆菌(王燕等.稀土元素对谷氨酸棒杆菌S9114生长和形态的影响[J].中国调味品.2005(05):23-25)、链霉菌(陆维新等.稀土元素对嗜酸链霉菌的生物效应初探[J].河北省科学院学报.1992(01):53-56)、红酵母(见王怡平等.稀土元素对红酵母的生长及类胡萝卜素合成的影响[J].微生物学通报.1999(02):117-119)等。但截止目前，关于利用稀土元素在枯草芽孢杆菌发酵产生γ-聚谷氨酸方面的生物效应及促进作用研究尚未见报道。

发明内容：

本发明的第一个目的是提供稀土元素在枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸中的应用。

稀土元素在枯草芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸中的应用，其特征在于，所述的稀土元素能提高γ-聚谷氨酸的产量，所述的稀土元素为La³⁺或Ce³⁺。

一种利用稀土元素提高γ-聚谷氨酸产量的液体发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：

将稀土元素与枯草芽孢杆菌发酵培养基混合，由此得到含有稀土元素的发酵培养基，将枯草芽孢杆菌接种到含有稀土元素的发酵培养基进行发酵培养生产γ-聚谷氨酸；

所述的稀土元素为La³⁺或Ce³⁺。

优选，当为Ce³⁺时，其在含有稀土元素的发酵培养基中的浓度为10^-2～10^-5mM。

优选，当为La³⁺时，其在含有稀土元素的发酵培养基中的浓度为10^-3～10^-6mM。

所述的枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌(Bacillus substilis PGA-7)，其保藏编号为：CCTCC NO：M206102。

本发明在枯草芽孢杆菌的发酵液中加入稀土元素，然后将枯草芽孢杆菌接种到此发酵液中进行发酵，与不加稀土元素的对照相比，加入稀土元素能够显著的提高γ-聚谷氨酸的产量，因此具有广阔的应用前景。

具体实施方式：

以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。

以下实施例中的枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌(Bacillus substilis PGA-7)，其保藏于中国典型培养物保藏中心，其保藏编号为：CCTCC NO：M206102，该菌公开于专利号：200610122640.5，发明名称为：γ-聚谷氨酸产生菌及利用该菌株制备γ-聚谷氨酸的方法的专利中。

实施例1：

1、配制稀土元素储备液：