[发明专利]枯草芽胞杆菌及用该菌株制备γ-聚谷氨酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种芽孢杆菌及用该菌制备γ-聚谷氨酸的方法，具体涉及一种枯草芽孢杆菌及用该菌制备γ-聚谷氨酸的方法。 

背景技术

γ-聚谷氨酸(γ-Poly glutamic acid，γ-PGA)是由D-型或L-型谷氨酸单体以γ-羧基与α-氨基相缩合的一种聚氨基酸，它是具有生物可降性的高分子材料，其结构如下(Shih I，Van Y.Bioresour Technol，2001，79：207～225)： 

γ-聚谷氨酸相对分子量一般在10万至100万，其主链上存在大量肽键和游离羧基，因此它具有良好的生物可降解性、水溶性和可食用性，可用作增稠剂、保湿剂、防冻剂、药物载体、可降解纤维、高效保水剂、絮凝剂、饲料添加剂等，在食品、化妆品、医药及水处理等领域具有广泛的应用前景(Shih I，VanY.Bioresour Technol，2001，79：207～225)。 

γ-聚谷氨酸的制备方法主要有化学合成法和微生物合成法。化学合成法采用传统的多肽合成法，将谷氨酸逐个连接或采用片段组合连接成肽，这个过程一般包括基团保护、活化、偶联和脱保护等步骤，此法合成路线长、副产物多、收率低。早在1937年由Ivánovics等首先在Bacillus anthracis的荚膜中发现了 γ-聚谷氨酸(Ivánovics G，Bruckner V.Z  1937，90：304～318)，1942年Bovarnick等研究发现有些芽孢杆菌属细菌能在发酵培养基中累积γ-聚谷氨酸(Bovarnick M.J Biol Chem，1942，145：415～424)。 

由于微生物发酵生产聚谷氨酸具有生产过程易控制、发酵产量稳定、提取率高以及便于大规模生产等优点，因此微生物合成法已逐步成为研究和生产γ-聚谷氨酸的主要方法。至今发现的γ-聚谷氨酸产生菌主要集中在芽孢杆菌属的不同菌株之间，包括枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)和短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)。20世纪90年代以来，有关微生物合成γ-聚谷氨酸的研究一直十分活跃。 

地衣芽孢杆菌(Bacillus lichemiformis)ATCC 9945是研究较多的菌种之一，该菌在谷氨酸20g/L、甘油80g/L、柠檬酸12g/L的最适培养基中通过4天的培养，可以获得17～23g/L的γ-聚谷氨酸(Cromwick A M，Gross R A.Biotechnol Bioeng，1996，50：222～227)。日本对枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)IFO 3335合成γ-聚谷氨酸开展了大量研究，该菌株在谷氮酸30g/L、柠檬酸20g/L的培养基中通过2天的培养能合成10-20g/L的γ-聚谷氨酸(Kunioka M，Goto A.Appl Microbiol Biotechnol，1994，40：867～872)。 

1993年Kubota et al等报道，以枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)F-2-01为菌株，在含有70g/L谷氨酸的液体培养中通过4天的发酵获得了48g/L的γ-聚谷氨酸，这是国外报道的最高产量(Kubota H，et al.Biosci Biotech Biochem，1993，57(7)：1212～1213)。在我国也有部分单位相继开展了γ-聚谷氨酸微生物合成方面的研究工作，其中所涉及的菌种的生产能力不尽相同。CN200410010509.0介绍了浙江大学从酱油生产废料中分离选育得到了一株高产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis zju-7，其在含有150g/L谷氨酸、80g/L蛋白胨的培养基中培养24小时能合成54g/L的γ-聚谷氨酸。

目前，虽然菌种的生产能力有很大的提高，但其成本高、周期长及生产效率低均是工业化规模生产γ-聚谷氨酸的障碍。因此寻找高效、低成本合成γ-聚谷氨酸的生产菌株及工艺条件仍是今后研究的方向。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种枯草芽孢杆菌及用该菌株制备γ-聚谷氨酸的方法，其可在低成本的液体培养基中高效合成γ-聚谷氨酸，且方法简单，可操作性强。 

本发明的技术解决方案是：