[发明专利]利用里氏木霉与地衣芽孢杆菌一体化生物加工制备杆菌肽的方法

说明书

本发明公开了利用里氏木霉与地衣芽孢杆菌一体化生物加工制备杆菌肽的方法，包括纤维素分解和产杆菌肽两个阶段。在产杆菌肽阶段，由于这两株菌的生长周期与生长条件各不相同，通常难以兼容。因此本发明采用一体化生物加工的工艺，通过调整温度、pH、培养基成分、转速等发酵条件同时满足两者的生长需求，有效解决了里氏木霉与地衣芽孢杆菌进行共发酵时难以相互兼容的关键问题，提高了豆渣中纤维素和蛋白质的利用效率。本发明方法与其他发酵方法相比，明显地缩短发酵周期；在培养基成分方面，充分利用豆渣为粗原料降低生产成本，减少豆制品加工的环境污染。

技术领域

本发明涉及微生物发酵领域，具体涉及一种里氏木霉与地衣芽孢杆菌共发酵产杆菌肽的方法。

背景技术

豆渣是豆浆等豆制品加工副产物，其中纤维含量占碳水化合物的60～70％，蛋白质15～20％，营养丰富。由于豆渣纤维含量高，易变质难以储存，适口性差，动物难以消化，大部分豆渣被当成废物进行丢弃处理。我国是大豆利用大国，与大豆消耗量大形成鲜明对比的是豆渣利用率低，不仅浪费了资源还造成了环境污染。因此，利用豆渣作为微生物的碳源，对于延长大豆产业链、增加豆渣的商业价值，提高资源利用率、增加经济收益有着重要意义。目前，未见有报道将豆渣用于杆菌肽的合成。

杆菌肽是由地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)和枯草芽胞杆菌(Bacillussubtilis)产生的广谱性环肽类抗生素，能抑制革兰阳性细菌和部分阴性菌的生长，其抑菌机制为杆菌肽与二磷酸脂载体十一碳烯焦磷酸酯(UPP)之间形成紧密的复合物，可防止UPP去磷酸化为十一碳烯磷酸酯(UP)，从而有效阻止细胞壁合成过程中的脂质载体的再循环。由于其具有安全性高、稳定性好、吸收率低、排泄快、畜禽吸收量少、不易产生耐药性、与其他抗菌药如新霉素、多粘菌素等联合使用能产生更广的抗菌谱等很多优点，常作为人体外用抑菌药物以及动物肠道抗菌药物，具有很高的医用价值。但在现代化的工业生产过程中仍存在一些问题使得杆菌肽处于供不应求的状态，例如生产成本高、杆菌肽最终效价低以及生产周期偏长等。

一体化生物加工过程(Consolidated bioprocessing，CBP)是在一个生物反应器中、由一种或多种微生物完成纤维素酶生产、纤维素水解、微生物发酵等多步生物过程的工艺。因其过程步骤简单、成本低，常被用于生产乙醇。菌株共培养是CBP的新策略，是组合代谢能力的手段。

里氏木霉(Trichodermareesei)是丝状真菌，由于其分解纤维素能力强以及不分泌毒素等优点，作为生产分解不同植物材料生产纤维素酶、半纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶等酶类的工业菌株已有多年历史。其结构机理研究成熟，在有氧时利用纤维素生长并产纤维素酶产糖，是最具潜力的CBP菌株之一，但不具备杆菌肽合成基因簇，也不产杆菌肽，同时对杆菌肽不敏感。

地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)是革兰氏阳性细菌。在恶劣环境中以孢子形式存在，并促使机体产生抗菌活性物质、杀灭致病菌，因此其常作为肠道益生菌调整肠道菌群达到治疗目的。由于其产蛋白酶活力高，也作蛋白酶的生产菌株。杆菌肽是地衣芽孢杆菌在生长后期的次级代谢产物。

发明内容

本发明的目的在于针对大豆制品废弃物豆渣的利用，提供一种里氏木霉与地衣芽孢杆菌共发酵产杆菌肽的方法。采用里氏木霉和地衣芽孢杆菌共培养的方法对菌种进行劳动分工，利用其各自产纤维素酶和蛋白酶充分利用原料豆渣、缓解单菌代谢负担，因此进一步提高了杆菌肽合成效率。