[发明专利]一种培养大肠杆菌发酵生产氨基葡萄糖的方法

说明书

本发明微生物发酵技术领域，具体涉及一种培养大肠杆菌发酵生产氨基葡萄糖的方法。本发明所述培养大肠杆菌发酵生产氨基葡萄糖的方法，仅利用现有技术中常规的大肠杆菌为发酵菌株，并通过对种子培养基以及发酵培养基的优化，有效提高了大肠杆菌的菌量，同时在无需对菌株进行基因工程改造的情况下，有效提高了发酵液中氨基葡萄糖的含量。

技术领域

本发明微生物发酵技术领域，具体涉及一种培养大肠杆菌发酵生产氨基葡萄糖的方法。

背景技术

氨基葡萄糖(Glucosamine，GlcN)又称氨糖、氨基葡糖或葡糖胺，是葡萄糖的一个羟基被氨基取代后的化合物，是一种重要的功能单糖，也是第一个被确认结构的氨基单糖。氨糖易溶于水及亲水性溶剂，以其衍生物N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)经酸解可得到氨基葡萄糖。GlcN几乎存在于所有机体中，包括细菌、酵母、丝状真菌、植物以及动物体，是糖蛋白和蛋白聚糖的主要组成成分，同时也是壳聚糖和甲壳素的主要组成成分。

氨基葡萄糖在医药、食品和保健等领域均具有广泛应用。由于氨糖能特异性地作用于关节软骨，恢复软骨细胞正常的代谢功能，能刺激软骨细胞产生具有正常多聚体结构的蛋白多糖，抑制损伤软骨的酶，延缓骨性关节炎的病理过程和疾病的进展，改善关节活动，缓解疼痛，因此在临床上被大量用于骨关节炎的治疗。此外，氨基葡萄糖在体内也具有重要的生理作用，如具有肝肾解毒，发挥抗炎、护肝的作用；也能作为抗菌消炎药物，治疗胃溃疡等。再者，由于GlcN对人体没有毒性，被视作天然无害的食品及保健品配料，日本和美国均将其作为食品配料广泛使用；由于氨糖有助于刺激婴儿肠道中双歧杆菌的增生，常被用作婴儿配方乳中添加的一种重要微量糖类成分。同时氨基葡萄糖也是合成VB6和核黄素中间体的起始原料，是一种新型生化药品、药物中间体和高档化妆品的添加剂。

目前，GlcN工业化生产的方法主要可以分为三种：酸水解法、酶解法以及微生物发酵法。酸水解法以及酶解法的生产原料主要为虾蟹的外骨骼，主要是从虾蟹壳中提取甲壳素与壳聚糖，再经酸解或者酶解获得目标产物GlcN。但是酸水解法以及酶解法自身存在着诸如原材料来源限制、水解过程的酸会污染环境、生产效率低下等问题，严重制约了氨基葡萄糖产业的发展。而微生物发酵法生产不受资源限制，对环境污染小，产品无鱼腥味，不存在过敏效应，因此，国内外学者不断探索寻求利用微生物发酵法高效生产GlcN的方法。

近年来，国内外研究人员从生化工程和代谢工程两个方面对微生物生产氨基葡萄糖的菌株及工艺进行了系统性地研究。目前已知的发酵生产氨糖的菌株主要集中在真菌、大肠杆菌和枯草芽孢杆菌。对GlcN的生物合成研究表明：在大肠杆菌中，由谷氨酰胺作为氨基供体，6-磷酸果糖在氨基葡萄糖合成酶(GlmS)的催化作用下，生成GlcN。但是，现有直接以野生型大肠杆菌株进行氨糖发酵生产的工艺中，由于氨基葡萄糖对大肠杆菌具有一定的刺激作用，对大肠杆菌的生长具有较大的抑制作用，因此都存在着菌株发酵密度较低导致氨糖生产量较低的问题，进而影响了目标产物氨基葡萄糖的胞外积累量，这也成为了限制微生物发酵生产氨糖工艺的技术难题。而如何有效提高发酵菌株的发酵密度并进一步提高氨基葡萄糖的产量成为亟待解决的问题。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种培养大肠杆菌发酵生产氨基葡萄糖的方法，以解决现有技术中微生物发酵生产氨糖工艺中菌株发酵密度较低导致氨糖产量较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种培养大肠杆菌发酵生产氨基葡萄糖的方法，包括如下步骤：

(1)将斜面保存的大肠杆菌接种入种子培养基中进行种子活化；所述种子培养基的溶质如下：蛋白胨10-20g/L，酵母膏15-25g/L，甘油2-4g/L，甘氨酸3-8g/L，生物素0.1-0.3g/L，调pH7.0-7.2；