[发明专利]一种以甘油为碳源制备氧化葡萄糖酸杆菌全细胞的方法

说明书

本发明公开了一种以甘油为碳源制备氧化葡萄糖酸杆菌全细胞的方法，是对野生型氧化葡萄糖酸杆菌进行基因工程改造，使其能以甘油为碳源生长，制得重组氧化葡萄糖酸杆菌Gluconobacter oxydansΔGOX1068ΔGOX0854，然后将制得重组氧化葡萄糖酸杆菌接种于甘油无机盐培养基中，于30±1℃摇床振荡培养后获得。实验证实，本发明的方法中全细胞制备过程简便，制备的全细胞生物催化剂与以山梨醇复杂培养基中制备的氧化葡萄糖酸杆菌原始菌Gluconobacter oxydans 621H全细胞生物催化剂催化效率相当，且生物催化剂制备成本较低，具有良好的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种氧化葡萄糖酸杆菌全细胞的制备方法，尤其涉及一种以甘油为碳源制备氧化葡萄糖酸杆菌全细胞的方法。

背景技术

氧化葡萄糖酸杆菌是革兰氏阴性、严格好氧的嗜酸菌，属于醋酸杆菌科葡糖杆菌属(Gupta A et al.,J.Mol.Microbiol.Biotechnol.,2001,3:445-456)。氧化葡萄糖酸杆菌能够不完全氧化大量的醇类和碳水化合物，许多化合物在氧化葡萄糖酸杆菌的周质空间中被膜结合脱氢酶以化学-、位点-、立体-选择性的方式氧化为了相应的酮、醛和有机酸(Keliang G et al.,Appl.Microbiol.Biotechnol.,2006,70:135-139；Deppenmeier U etal.,J.Mol.Microbiol.Biotechnol.,2002,16:69-80)。此外，氧化葡萄糖酸杆菌具有高氧化率和低生物量的特性，使其成为多种生物技术生产过程的优选生物催化剂(De Muynck Cet al.,Crit.Rev.Biotechnol.,2007,27:147-171)。目前氧化葡萄糖酸杆菌全细胞已经被广泛地应用于各种工业产品的生产，如维生素C，二羟基丙酮，木糖酸和葡萄糖酸等(Pappenberger G et al.,Adv.Biochem.Eng.Biotechnol.,2014,143:143-188；Mishra Ret al.,Biotechnol.Adv.,2008,26:293-303；Toivari M H et al.,Appl.Microbiol.Biotechnol.,2012,96:1-8；Silberbach M et al.,Appl.Microbiol.Biotechnol.,2003,62:92-98)。

氧化葡萄糖酸杆菌的营养需求较高，通常需在含有较高浓度山梨醇和酵母粉的复杂培养基中培养，培养基成本严重限制了氧化葡萄糖酸杆菌全细胞在生物转化中的应用。为了解决这个难题，许多人进行了使用其它的低价碳源培养氧化葡萄糖酸杆菌的研究。研究者将氧化葡萄糖酸杆菌621H中的葡萄糖脱氢酶敲除，然后该敲除菌以葡萄糖为碳源酵母粉为氮源进行代谢进化，结果表明以低浓度葡萄糖培养的代谢进化敲除菌全细胞与用高浓度的山梨醇培养的野生菌全细胞的催化效率相同(Zhu K et al.,Mol.Biotechnol.,2011,49:56-64)。Kiefler等人将氧化葡萄糖酸杆菌中三羧酸循环补充完整，并消除丙酮酸生产乙醛和乙酸的途径，提高了以葡萄糖为碳源培养氧化葡萄糖酸杆菌时的生物量(Kiefler Iet al.,Appl.Microbiol.Biotechnol.,2017,101:5453-5467)。但是制备上述菌株全细胞的成本仍然较高，且全细胞制备效率较低，因此迫切需要寻找一种廉价的碳源来高效制备氧化葡萄糖酸杆菌生物催化剂。

甘油是生物燃料生产中不可避免的副产物，其产量较高且价格低廉(Gao C etal.,Green Chem.,2015,17:804-807)。检索发现以甘油为碳源制备氧化葡萄糖酸杆菌全细胞的方法未见报道。

发明内容

针对现有技术中制备氧化葡萄糖酸杆菌全细胞成本昂贵，难以扩大其工业应用的不足，本发明要解决的问题是提供一种以甘油为碳源制备氧化葡萄糖酸杆菌全细胞的方法。

本发明所述以甘油为碳源制备氧化葡萄糖酸杆菌全细胞的方法，步骤是：