[发明专利]一种热带醋杆菌全细胞催化生产甘油酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甘油酸的生产方法，尤其是涉及一种热带醋杆菌全细胞催化生产甘油酸的方法。

背景技术

甘油酸最初发现于一些植物中，如花生、朝鲜蓟叶子、番茄、香蕉、苹果、蚕豆、葡萄等，然而其中所含甘油酸的对映体组成及其浓度仍未知。动物中，如马、牛、猪、鼠、兔等动物的肝脏中也可检测出甘油酸，并主要以D-甘油酸的形式存在，是丝氨酸合成的前体(Akira Ichihara,David M.Greenberg.1957)。同时，人体中也检测出了D-甘油酸，是果糖分解的中间代谢产物。

人体内存在的D-甘油酸具有促进乙醇和乙醛分解代谢的功能，该功能已在大鼠身上得到证实(Eriksson,etc.2007)。P·海诺在2003年发表的专利中阐述了D-甘油酸作为解酒药的作用机理：将D-甘油酸和酒精同时注入体内，可加速酒精排出体外。酒精在氧化的过程中会产生过量的NADH-乙醛脱氢酶和NADH-酒精脱氢酶复合物。在这两种NADH-复合物的催化作用下，D-甘油酸在酒精代谢组织细胞中会转化为D-甘油醛，再进一步转化为甘油。同时，NADH-复合物脱氢转化为NAD-乙醛脱氢酶和NAD-酒精脱氢酶复合物，新生成的NAD-复合物又恢复了氧化酒精的能力，从而加快酒精代谢。D-甘油酸促进乙醛进一步氧化为乙酸的同时，可能能够最大限度地减少乙醛的毒性作用(P.海诺.D-甘油酸或其盐用于制备增强酒精代谢的药物制剂的用途[P].中华人民共和国:200380101412.4,2009)。因此，若能大量生产D-甘油酸或其盐或酯类，用于制备增强酒精代谢的解酒药，不仅能提高了它的解酒疗效，也将带来更大的利润。

同时，有研究表明，从朝鲜蓟叶子中提取出的甘油酸在狗体内具有胆固醇活性和肝兴奋剂功能。甘油酸衍生出的酯类低聚物能表现出抗胰蛋白酶活性(K Lesová,etc.2001)，由于其生物可降解性优于乳酸低聚物，也可能运用于药物运输系统，如制备含有药物的微球粒(Wada,R.,S.-H.Hyon,and Y.Ikada.1996)。

目前，微生物生产甘油酸的报道甚少，主要采用醋酸杆菌作为生产菌株。近年来，只有日本Habe教授发表了有关微生物生产甘油酸的相关成果(Hiroshi Habe,etc.2009)，国内目前尚无报道。同时，尽管通过传统发酵手段可以获得甘油酸，但是存在发酵产物复杂、副产物多，导致产物提取困难、提取成本高。所以在实际生产中，要想方设法在保证产量的情况下减少副产物，改善最终发酵液组成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热带醋杆菌全细胞催化生产甘油酸的方法。

本发明包括以下步骤：

1)一级摇瓶种子培养：将甘油酸生产菌热带醋杆菌(Acetobacter tropicalis)CHM061701接种于装有一级种子培养基的摇瓶中培养；

2)二级摇瓶种子：将步骤1)的一级摇瓶种子培养的种子接种于装有二级种子培养基的摇瓶中培养；

3)菌体富集培养：将步骤2)的二级摇瓶种子培养的种子接种于装有菌体富集培养基的摇瓶中培养；

4)菌体收集：取步骤3)培养所得菌液离心，洗涤，收集菌体，再加入甘油水溶液，调节初始pH为5～8；

5)全细胞催化转化：将步骤4)所得的含有菌体的甘油水溶液于摇瓶中进行催化转化，得甘油酸。

在步骤1)中，所述热带醋杆菌(Acetobacter tropicalis)CHM061701，已于2014年7月7日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏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，邮政编码100101，该保藏中心登记入册编号为CGMCC NO.9417；所述接种的接种量按质量百分比可为一级种子培养基的0.1％～1％；所述一级种子培养基的组成为葡萄糖1～10g/L，酵母粉2～10g/L，蛋白胨2～10g/L，MgSO₄·7H₂O0.5～2g/L，灭菌前pH6～7；所述培养的条件可于26～32℃，以150～250rpm培养16～28h。

在步骤2)中，所述种子接种的接种量按质量百分比可为二级种子培养基的1％～10％；所述二级种子培养基的组成可为葡萄糖1～10g/L，酵母粉2～10g/L，蛋白胨2～10g/L，MgSO₄·7H₂O0.5～2g/L，灭菌前pH6～7；所述培养的条件可于26～32℃，以150～250rpm培养16～28h。