[发明专利]一株高产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌及其发酵方法

说明书

本发明公开了一株高产γ‑聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌及其发酵方法，其保藏编号为CGMCC NO：9383，2014年06月25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，本发明通过菌种活化、种子培养、上罐发酵以及提取γ‑聚谷氨酸四大步骤发酵提取γ‑聚谷氨酸，其发酵方法简单，生产成本低，发酵条件容易控制，发酵产物纯度高，得γ‑聚谷氨酸的产量高达56.5g/L，能够便利地应用于γ‑聚谷氨酸的生产。

技术领域

本发明属于微生物技术领域，具体涉及到一种高产γ-聚谷氨酸的 枯草芽孢杆菌及其发酵方法。

背景技术

γ-聚谷氨酸(Poly(γ-glutamicacid)，γ-PGA)是由L-谷氨酸和 D-谷氨酸通过α-氨基和γ-羧基聚合而成的一种独特的生物高分子。通 常是由500-5000个谷氨酸单体聚合而成，分子量在100-1000kDa之间。 γ-聚谷氨酸分子中的谷氨酸残基上带有大量游离的亲水性羧基，可在 分子内部或分子间形成氢键，具有极高的水溶性和吸水保湿性；这些 游离羧基同时提供了阳离子结合的基团，使其对金属离子具有良好的 吸附性。除此之外，γ-聚谷氨酸作为一种环境友好型生物高分子，还具 有一些独特的优良特性，如可食用、可降解、生物兼容性、对人体和 环境无毒害等。聚谷氨酸应用范围很广，主要集中于食品、饲料、医 药环保等领域，有研究表明，PGA具有独特的生物化学与营养保健功 效。

γ-聚谷氨酸目前可以通过化学合成法、酶转化法和微生物发酵法生 产。化学合成法生产γ-聚谷氨酸过程复杂、难度大，收率低，工业应 用价值不大，但对于了解γ-PGA的结构与功能的关系以及发展γ-PGA 实际应用的修饰技术等具有一定的理论和应用价值。酶转化法是以谷 氨酸为单体，采用谷氨酰转肽酶(GTP)一步酶促反应，催化谷氨酰基转移到受体上，当供体和受体为同一物质时则会发生自动转肽，避免了 全合成途径中复杂的反馈调节作用，且基质组成简单，有利于产品的 分离纯化。但谷氨酰转肽酶在微生物菌体中含量和活力都比较低，且 分离纯化困难，制约了酶转化法的发展及应用。1942年Bovarnick等 人首次发现芽孢杆菌属细菌能在培养基中积累γ-PGA，由此揭开了微 生物发酵法生产γ-PGA的研究历史。同化学合成法及酶转化法相比， 微生物发酵法生产γ-PGA具有生产过程容易控制、发酵产量稳定、提 取率高、目标产物产量较高以及产物分子量适宜、环境友好等优点， 已成为研究和生产γ-PGA的主要方法和途径。几十年来，利用微生物发酵法生产γ-PGA的研究一直是人们关注的热点，相关研究十分活跃， 内容涉及菌种筛选、发酵培养基优化、发酵条件控制、γ-PGA的分离 提纯、γ-PGA结构及性质的研究、γ-PGA的合成机制等多个方面。目 前，日本已实现了γ-PGA批量生产。国内开展γ-PGA的研究比较晚， 近几年来，一些院校科研单位开始对γ-PGA的产生菌的筛选、诱变育 种、发酵条件的优化、生物合成途径和机制以及分批发酵生产等进行 了研究，取得了一些阶段性研究成果。但是微生物法生产γ-PGA仍然 存在成本高，γ-PGA产量和纯度低等缺点。因此，筛选γ-PGA的高产 菌株是非常有必要的。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高产γ-聚谷氨 酸的枯草芽孢杆菌及其发酵方法。

(二)技术方案

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种用于发酵生产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) HJBA058，所述菌株于2014年06月25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，菌种保藏号为CGMCC NO：9383，保藏 地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号。

优选地，所述枯草芽孢杆菌能够代谢产生γ-聚谷氨酸。

优选地，所述枯草芽孢杆菌HJBA058生产γ-聚谷氨酸的方法，包 括以下步骤：