[发明专利]一种北京棒杆菌及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及微生物领域，具体的说是涉及一种北京棒杆菌及其应用。

背景技术

微生物发酵，即是指利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程。微生物发酵分为需氧发酵和厌氧发酵，目前工业上的发酵几乎都是以糖质（主要是葡萄糖和蔗糖）为原料，利用微生物代谢途径来合成对人类有用的产物，在所有的发酵中大部分为需氧发酵。

无论需氧发酵还是厌氧发酵，糖酵解是微生物所共有的代谢途径，微生物都会经历葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→3-磷酸甘油醛→丙酮酸的过程，丙酮酸是糖酵解的必然产物，如果进一步发酵，可形成多种产物。例如L-谷氨酸（氨基酸）发酵、2,3-丁二醇发酵以及乳酸链球菌素发酵等，L-谷氨酸发酵中就是由丙酮酸生成乙酰辅酶A，然后和草酰乙酸缩合成柠檬酸，进入三羧酸循环途径生成α-酮戊二酸，进而生成L-谷氨酸；2,3-丁二醇发酵中是由丙酮酸生成3-羟基丁酮，进而生成2,3-丁二醇；而乳酸链球菌素也是在经历糖酵解后由丙酮酸经过多步转化生成。

然而，在一些需氧发酵过程中溶氧受限的情况极易出现，一旦溶氧不足，丙酮酸就会进入乳酸代谢途径，生成副产物-乳酸，而不会转化成乙酰辅酶A等其他物质，乳酸积累并超过一定限度，就会抑制最终产物的生成，影响产物的高效生产，因此能够在需氧发酵过程中降低乳酸产量，有利于最终产物的生成。同时，在一些厌氧发酵过程中可能也需要适当的降低乳酸以达到生产上的某些目的。

因此，在微生物发酵领域，筛选出能够在发酵过程中降低乳酸产量的新型菌株对微生物发酵有着十分重要的意义。但是，现有技术中尚无这类菌株的报道，特别是适用于氨基酸发酵的降乳酸菌株的报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种北京棒杆菌及其应用，使得所述北京棒杆菌能够降低发酵过程中乳酸的产量，应用于微生物发酵中。

为实现上述发明目的，本发明以野生型北京棒杆菌AS 1.299（购自于中国科学院微生物研究所）为出发菌株，通过紫外线对其进行物理诱变，然后将经紫外照射后的北京棒杆菌AS 1.299的悬浮菌液涂布在含有新霉素的培养基上，从含有新霉素培养基上筛选出具有新霉素抗性的菌株，命名为菌株MHZ-0111。

本发明将上述筛选出的菌株MHZ-0111按照东秀珠、蔡妙英主编的《常见细菌系统鉴定手册》的方法对其进行生理生化特性检测，检测结果与野生型北京棒杆菌一致。此外，经16S DNA检测分析，菌株MHZ-0111与野生型北京棒杆菌同源性高达99%，结合生理生化特征，鉴定其为北京棒杆菌。

本发明所述北京棒杆菌MHZ-0111已于2012年3月20日保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏编号为CGMCC No.5923。

本发明所述北京棒杆菌MHZ-0111与野生型北京棒杆菌AS 1.299的L-谷氨酸发酵对比试验显示，其能够显著降低乳酸产量，本发明所述北京棒杆菌MHZ-0111发酵得到的发酵液中乳酸含量为4g/L，而野生型北京棒杆菌AS1.299发酵得到的发酵液中乳酸含量为15g/L，乳酸产量降低了73.3%。

新霉素是一种氨基糖苷类抗生素，通过结合于细胞内的核糖体上干扰细菌蛋白质合成，使之合成异常的蛋白质，并使细菌细胞膜通透性增加，导致细胞内重要生理物质外漏而呈现杀菌作用，对静止期细菌杀菌作用较强，为静止期杀菌类抗生素。在野生菌株获得新霉素抗性后，可能由于本发明所述北京棒杆菌MHZ-0111合成异常的蛋白质抵抗新霉素，这些异常的蛋白质导致代谢合成酶系改变了某些产物的反馈抑制作用，或者一定程度的抑制了乳酸脱氢酶的活性，从而导致突变株的乳酸产量大幅下降。

本领域技术人员公知，无论是厌氧发酵专门生产乳酸还是需氧发酵中生产其他产物时带出的副产物乳酸，均需要微生物经过糖酵解代谢途径，由丙酮酸经乳酸脱氢酶作用生成，上述试验结果表明，本发明所述北京棒杆菌具有降低发酵过程中乳酸产量的活性，特别是需氧发酵中的L-谷氨酸发酵。

因此，本发明所述北京棒杆菌MHZ-0111能够应用于发酵中来降低乳酸产量。其中所述发酵优选为需氧发酵，所述需氧发酵优选为氨基酸发酵，所述氨基酸优选为L-谷氨酸。

此外，本发明还提供一种L-谷氨酸发酵方法，将保藏编号为CGMCCNo.5923的北京棒杆菌接种于种子培养基进行扩繁，然后将扩繁后的培养物转入发酵培养基发酵，发酵期间维持pH值为6.8-7.4。