[发明专利]一种芽孢杆菌及其在制备γ-聚谷氨酸中的应用

说明书

本发明属于微生物领域，涉及一种芽孢杆菌及其在制备γ‑聚谷氨酸中的应用，尤其涉及一种高产γ‑聚谷氨酸菌株—芽孢杆菌DLF‑15161(Bacillus sp.DLF‑15161)，以及该菌株在微生物发酵制备γ‑聚谷氨酸中的应用。本发明的γ‑聚谷氨酸产生菌合成的产物γ‑聚谷氨酸产量高，在适宜的发酵条件下发酵48h，产物γ‑聚谷氨酸的最高产量可达120g/L以上，具有很好的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于微生物领域，涉及一种菌株及其在制备γ-聚谷氨酸中的应用，尤其涉及一种高产γ-聚谷氨酸菌株—芽孢杆菌DLF-15161(Bacillus sp.DLF-15161)，以及该菌株在微生物发酵制备γ-聚谷氨酸中的应用。

背景技术

γ-聚谷氨酸(γ-Poly-glutamic acid；γ-PGA)是微生物产生的一种胞外氨基酸聚合物，它是由D-谷氨酸和L-谷氨酸通过γ-谷氨酰键聚合而成(Ⅰ)，相对分子量一般在10万-1000万。γ-PGA是一种水溶性的新型生物高分子材料，具有生物可降解性，可食用且对人体和环境无毒害，可作为生物絮凝剂、增稠剂、加湿剂、药物载体、药物缓释剂、生物可降解纤维、高吸水性树脂、重金属吸收剂以及食品添加剂等广泛应用于污水处理、食品工业、药物工业及化妆品工业中，是一种应用前景广阔的新型生物制品。微生物合成的γ-聚谷氨酸由于其多方面的优良性能和环保上的巨大优势，近年来成为研究的热点。

聚谷氨酸的生产方法有化学合成法、直接提取法和微生物发酵法。同化学合成法及直接提取法相比，微生物发酵法生产聚谷氨酸具有生产过程容易控制、发酵产量稳定、提取率高、便于大规模生产等显著优点。近年来，国内外众多学者对发酵法生产γ-PGA进行了研究，也取得了一定的进展，包括产γ-PGA微生物的筛选、诱变选育、发酵条件优化以及构建基于工程菌等方面。Kubota筛选获得了菌株Bacillus subtilis F-201，在最适条件下发酵可得到γ-PGA的产量约50g/L，该技术已经在Meiji Seika Kaisha实现了工业化生产[Kubota H.Production of poly(γ-glutamic acid)by Bacillus subtilis F-201.Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry,1993,57:1212-1213.]。Ogawa等对Bacillus subtilis MR141进行了发酵条件的优化，最终γ-PGA的产量达到35g/L[OgawaY,Yamaguchi F,Yuasa K,et al.Efficient production ofγ-poly glutamic acid byBacillus subtilis(natto)in jar fermenters.Bioscience,Biotechnology,andBiochemistry,1997,61:1684-1687.]。苏移山等构建了一株高产γ-PGA的基因工程菌，发酵72h，重组菌株产γ-PGA的产量达到45g/L，是原始菌株的1.8倍[苏移山,朱希强,张晓员,等.一株高产聚谷氨酸工程菌株的构建方法.中国专利，申请号200910157763.6]。李海军等构建了一株基因工程菌枯草芽孢杆菌FRD518，其染色体上整合了透明颤菌的血红蛋白基因，在发酵过程中，通过流加补料，使γ-PGA产量可达65g/L[李海军,苏移山,朱希强,等.一株产γ-聚谷氨酸基因工程菌及其高产γ-聚谷氨酸方法.中国专利,申请号201210555304.5]。乔长晟等以Bacillus licheniformis NXTK0007为出发菌株利用复合诱变技术筛选获得一株高产γ-PGA菌株，在优化条件下发酵72h，γ-PGA的产量为17.5g/L[乔长晟,陈笑,徐勇虎,等.一株大量产生γ-聚谷氨酸的诱变菌株地衣芽胞杆菌TKPG091.中国专利,申请号201310759908.8]。周骅等以枯草芽孢杆菌HBY-PBS-ZY55为菌株，在培养基中添加正己烷、吐温-80或/和甜菜碱，发现可以提高γ-PGA的产量，发酵36h，γ-PGA产量可达36g/L[周骅,徐佳,陈维,等.γ-聚谷氨酸的发酵制备方法及产γ-聚谷氨酸的菌株.中国专利,申请号201410664277.4]。综上所述，现已报道的发酵法生产γ-PGA文献或专利中，普遍存在产物发酵产量较低的问题，即便是采用基因工程技术构建的重组菌，γ-PGA的产量也仅达到65g/L，不利于γ-PGA大规模工业化生产及对其的广泛应用。