[发明专利]一种微生物发酵生产氨基葡萄糖的菌株及方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种微生物发酵生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖的菌株及其方法。

背景技术

N-乙酰-D-氨基葡萄糖是单糖，是真菌（担子菌、霉菌或酵母）菌体细胞壁几丁质，或甲壳类动物如蟹、虾类壳的组成成份，也可作为食品内含量极少的营养成份。N-乙酰-D-氨基葡萄糖具有与氨基葡萄糖相似的效果，摄取一定量的N-乙酰-D-氨基葡萄糖可以诱导新软骨的产生，并抑制骨关节炎的发作，而在一些病例中，N-乙酰-D-氨基葡萄糖也可用来治疗骨关节炎。由于氨基葡萄糖有苦味，而N-乙酰-D-氨基葡萄糖有蔗糖50%的甜味并且很容易摄取，因此，N-乙酰-D-氨基葡萄糖作为氨基葡萄糖的替代物质已经收到了广泛的关注。

传统的N-乙酰-D-氨基葡萄糖的生产是以甲壳类动物壳作为原料。其生产方法包括：压碎甲壳类动物的壳；采用稀释酸溶液对压碎的壳脱钙；利用碱去除蛋白质得到纯化的甲壳素；利用酸水解得到的甲壳素以生产氨基葡萄糖；然后对氨基葡萄糖进行无水醋酸乙酰化，从而得到N-乙酰-D-氨基葡萄糖。利用酸水解甲壳素生产氨基葡萄糖的方法，还包括以真菌渣（如柠檬酸发酵使用的黑曲霉菌的菌渣）为原料，在高浓度盐酸作用下水解生产氨基葡萄糖，参见2006年5月23日公告的美国专利US7049433B2，其公开了氨基葡萄糖及从微生物量中制备氨基葡萄糖的方法。

此外，传统方法还包括：（1）利用微生物产生的酶降解来自虾壳原料产生的甲壳素以生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖，参见1999年12月7日公告的美国专利US5998173，其公开了N-乙酰-D-氨基葡萄糖的制备过程；（2）利用微生物（木霉菌）产生的酶进行酶解或用酸部分水解纯化来自真菌渣（柠檬酸发酵使用的黑曲霉菌的菌渣）的甲壳素以生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖，参见2003年4月17日公告的美国专利US20030073666A1，其公开了N-乙酰-D-氨基葡萄糖及其制备方法；（3）通过培养绿藻病毒(Chlorovirus)感染的小球藻细胞或者导入了源自绿藻病毒基因的重组大肠杆菌来生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖，参见2004年10月14日公告的日本专利JP2004283144A，其公开了制备氨基葡萄糖和N-乙酰-D-氨基葡萄糖的方法；（4）采用遗传修饰的微生物，特别是遗传修饰的大肠杆菌，发酵生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖，参见2004年1月8日公告的WO2004/003175，其公开了氨基葡萄糖和N-乙酰氨基葡萄糖的生产工艺及材料；（5）用木霉菌直接使用葡萄糖为碳源，不需要来自真菌渣或虾壳产生的甲壳素和壳多糖寡糖的碳源，发酵生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖，参见2011年3月10日公告的美国专利US20110059489A1，其公开了利用微生物发酵生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖的方法。

上述采用甲壳类动物壳或曲霉菌渣（柠檬酸渣）为原料通过化学水解生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖或D-氨基葡萄糖的方法，通常需要使用高浓度的酸溶液和碱溶液，因此会产生大量废液。而利用虾蟹壳为原料提取D-氨基葡萄糖，每生产1吨D-氨基葡萄糖就可能产生100吨以上废水和大量废渣。而通过柠檬酸渣提取，每30-50吨柠檬酸渣仅能产1吨D-氨基葡萄糖。并且，使用微生物或微生物产生的酶来降解源自甲壳类动物如蟹、虾类壳的甲壳素以生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖的方法存在产量低和成本高的问题。

而通过培养绿藻病毒感染的小球藻细胞生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖，需要通过压碎细胞获取N-乙酰-D-氨基葡萄糖，存在操作复杂的问题。利用遗传修饰的微生物生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖的方法则需要采取适当措施来避免微生物在设备内的扩散，同样存在操作复杂的问题，甚至关乎食品安全及威胁社会的问题。

此外，用木霉菌直接使用葡萄糖为碳源发酵生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖的方法，虽然具有不需要使用来自甲壳类动物壳或真菌渣产生的甲壳素或壳多糖寡糖等碳源的优点，但是由于木霉菌等真菌发酵温度低、时间长、产量偏低，从而导致其存在生产周期长、成本高、易污染等缺点，并严重限制了该方法的工业化应用。

因此，针对传统的N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖生产方法存在的上述缺点，亟需寻找一种新的，同时具有工业化应用前景的N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖的生产方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种微生物发酵生产N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖的方法，以克服目前现有技术存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：