[发明专利]利用环境压力提高芽胞杆菌发酵聚-γ-谷氨酸产量的方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及一种利用环境压力方法来提高芽胞杆菌发酵聚-γ-谷氨酸产量的方法，该环境压力选择方法包括钾离子介导的渗透压力、热冲击压力或pH压力等，以期获得提高聚-γ-谷氨酸产量。

背景技术

聚-γ-谷氨酸是由微生物合成的一种胞外高分子粘性物质，是由L-和D-谷氨酸单体形成的同聚酰胺。聚-γ-谷氨酸具有水溶性、成膜性、可食用性、生物降解性，对人类和环境无毒害作用，可以广泛地应用于医药、食品、轻化工、环保和农业等领域(参见：Buescher JM和Margaritis A.Crit Rev Biotechnol，2007，27：1-19.)。聚-γ-谷氨酸可增强菌体对多种环境压力的抗性(Oppermann-Sanio FB和Steinbuchel A.Naturwi ssenschaften，2002，89：11-22.)。当生物体面临环境压力条件的胁迫时，合成具有保护功能的代谢产物是其维持生存的重要策略。因此，通过环境压力来提高具有保护功能的代谢产物的产量是一种重要的策略(Umakoshi H，Yoshimoto M.Shimanouchi T.Biotechnol Prog，1998，14：218-226)。几位学者发现培养基中高含量的NaCl可增强聚-γ-谷氨酸的合成，显示了NaCl介导的高渗透压力可增强聚-γ-谷氨酸的合成(Hezayen FF等，Appl Microbiol Biotechnol，2000，54：319-325；Shimizu K等，Appl Environ Microbiol，2007，73：2378-2379)。但未见通过钾离子介导的渗透压力、热冲击压力和pH压力的选择和调整来提高聚-γ-谷氨酸产量的报道，因此通过多种环境压力方法来提高聚-γ-谷氨酸的发酵产量是一个新课题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺陷，通过环境压力选择等措施提高聚-γ-谷氨酸产量。即在发酵过程中选择应用钾离子介导的渗透压力、热冲击压力和pH压力来达到提高聚-γ-谷氨酸发酵产物的产量。

本发明的目的是这样实现的：

采用冷冻保藏的地衣芽胞杆菌或枯草芽胞杆菌(地衣芽胞杆菌WX-02，于2008年4月28日送交中国湖北，武汉大学内的中国典型培养物保藏中心(CCTCC)保藏，保藏编号为CCTCCM208065)为生产菌种发酵生产聚-γ-谷氨酸。在发酵过程中，采用钾离子介导的渗透压力或/和热冲击压力或/和pH压力方法来提高聚-γ-谷氨酸产量。所述通过钾离子介导的渗透压力提高聚-γ-谷氨酸产量的方法，具体步骤为在发酵第0-18h，向培养基中添加1-5％的KCl或者K₂SO₄(优选条件为在发酵第0h，添加3％的KCl)；所述通过热冲击压力提高聚-γ-谷氨酸产量的方法是在液体种子液制备好后，于42-55℃加热液体种子液5-20min(优选热冲击压力条件为50℃热冲击15min)；所述通过pH压力提高聚-γ-谷氨酸产量的方法是在在发酵第0-24h，调整发酵液pH至7.5-9.0(优选条件为在发酵第0h，调整发酵液pH至8.5)；所述采用钾离子介导的渗透压力方法和pH压力联用来提高聚-γ-谷氨酸产量是在发酵第0h，向发酵液中添加3％的氯化钾，调整发酵液pH至8.5；采用钾离子介导的渗透压力和热冲击压力联用提高聚-γ-谷氨酸产量的方法，是在液体种子液制备好后，于50℃加热液体种子液15min，在发酵第0h，向发酵液中添加3％的氯化钾；采用热冲击压力和pH压力联用提高聚-γ-谷氨酸产量的方法，是在液体种子液制备好后，于50℃加热液体种子液15min，在发酵第0h，调整发酵液pH至8.5；采用钾离子介导的渗透压力、热冲击压力和调整pH压力联用提高聚-γ-谷氨酸产量的方法，是在液体种子液制备好后，于50℃加热液体种子液15min，在发酵第0h，向发酵液中添加3％的氯化钾，同时调整发酵液pH至8.5。

与现有技术相比，本发明具有如下突出特点：

(1)对聚-γ-谷氨酸的增产效果显著，通过热冲击压力、钾离子介导的渗透压力和pH压力处理后，聚-γ-谷氨酸产量增产显著。

(2)本发明的方法发酵操作简单，成本低，通过简单的加热处理，添加少量的钾离子，调控发酵液pH值，易于操作，成本低廉。

(3)本发明为聚-γ-谷氨酸的发酵生产提供了一系列新的方法，增产效果显著，发酵操作简单，为聚-γ-谷氨酸的工业化生产奠定了基础。

更详细的技术方案见《具体实施方式。》

附图说明