[发明专利]一种高产聚苹果酸的出芽短梗霉及其用途

说明书

本发明属于微生物应用技术领域，尤其涉及一种出芽短梗霉及其在生产聚苹果酸中的用途。一种高产聚苹果酸的出芽短梗霉，其分类命名为出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)GXZ‑6，保藏编号为CCTCC NO：M 2017517，保藏日期为2017年9月20日，保藏单位：中国典型培养物保藏中心，保藏地址：中国武汉武汉大学。本发明提供的出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)GXZ‑6可利用木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉、可溶性淀粉、淀粉糖化液、麦芽糖浆作为碳源发酵生产聚苹果酸，相比较于利用葡萄糖作为碳源发酵生产聚苹果酸而言，原料成本更低，且不存在高浓度碳源对菌体生长产生抑制作用的问题。

技术领域

本发明属于微生物应用技术领域，尤其涉及一种出芽短梗霉及其在生产聚苹果酸中的用途。

背景技术

聚苹果酸[poly(β-L-malic acid)，PMLA]是以苹果酸为唯一单体通过α-羟基和β-羧基以酯键连接聚合而成的一种新型水溶性高分子化合物，具有良好的化学可塑性、生物降解性、生物相容性，在食品、医药、农业等领域具有广阔的应用前景。1969年聚苹果酸首次在圆弧青霉(Penicillium cyclopium)中被发现，国外研究人员随后对聚苹果酸的制备方法、性质及其用途等进行了广泛研究，国内直到2000年左右才陆续有相关研究报道。

目前，聚苹果酸主要是利用微生物发酵法制备，发酵所用菌株主要包括多头绒泡菌(Physarum polycephalum)和出芽短梗霉(Aureobasium pullulan)。其中，多头绒泡菌合成的聚苹果酸分子量较高(50-300kDa)，但是产量较低，一般在2-3g/L；出芽短梗霉合成的聚苹果酸分子量较低(4-11kDa)，但是产量较高，一般在10-47g/L。相对于高分子量聚苹果酸，低分子量聚苹果酸具有更好的水溶性、生物相容性和生物降解性，其在食品、医药等领域更具应用潜力。因此，从发酵产量和应用潜力来看，出芽短梗霉更适合用于发酵生产聚苹果酸。

菌种是发酵工业的核心，因此国内外研究人员在高产聚苹果酸的出芽短梗霉菌株选育方面做了大量工作。如，天津北洋百川生物技术有限公司的乔长晟等人(CN101979499)利用紫外线诱变技术选育获得一株出芽短梗霉TKPM00006，在优化条件下以葡萄糖(12％，w/v)为碳源，25℃摇瓶分批发酵7-12天，聚苹果酸产量为18.4±1.3g/L；浙江大学徐志南等人(CN 102220248)从植物叶片表面筛选获得一株不产生黑色素的出芽短梗霉ZD-3D，在添加发酵促进剂富马酸钠的条件下，以葡萄糖(12％，w/v)为碳源，25℃摇瓶分批发酵168h，聚苹果酸产量为62.27g/L；西南大学邹祥等人(CN 102827778)选育获得一株出芽短梗霉FMT1801，以工业副产物糖蜜(12％，w/v)为碳源，25℃发酵罐分批发酵96h，聚苹果酸产量为34.4g/L。此外，上述三种出芽短梗霉的发酵培养基中均需要添加一定量的玉米浆或玉米浸出液作为生长因子促进菌株的生长和聚苹果酸的合成。

上述三篇文献中利用选育获得的出芽短梗霉菌株在发酵生产聚苹果酸过程中存在如下不足之处：

(一)高浓度葡萄糖作为碳源，一方面原料成本较高，另一方面高浓度葡萄糖对菌体生长存在底物抑制作用进而限制聚苹果酸产量的提高；而以糖蜜作为碳源时，由于糖蜜本身颜色较深、杂质含量较多，尽管原料成本有所下降，但会增加聚苹果酸提取纯化和发酵废液处理的费用。

(二)聚苹果酸产量仍较低，尽管出芽短梗霉ZD-3D合成聚苹果酸最高产量可达到62.27g/L，但培养基中需要添加富马酸钠作为发酵促进剂，增加了发酵原料成本。

(三)上述三种出芽短梗霉的发酵培养基中均需要添加一定量的玉米浆或玉米浸出液，一方面增加了发酵原料成本，另一方面由于玉米浆或玉米浸出液成分复杂、质量难以控制，对发酵过程的影响存在不确定性。

(四)上述三种出芽短梗霉的发酵温度均为25℃，而微生物发酵是一个放热过程，因此较低的发酵温度需要提供大量的冷却水来维持，从而提高发酵设备运行成本。