[发明专利]一株巴氏葡萄球菌突变株及其在制备5-氨基乙酰丙酸中的应用

说明书

本发明公开了一株巴氏葡萄球菌突变株及其在制备5‑氨基乙酰丙酸中的应用。本发明的巴氏葡萄球菌突变株为能利用木质纤维素产生5‑氨基乙酰丙酸的巴氏葡萄球菌突变株Staphylococcus pasteuri PK8，该突变株的保藏编号为CGMCC No.16178，保藏日期为2018年7月30日。本发明还公开了该突变株利用经预处理的木质纤维素及土豆渣废料制备5‑氨基乙酰丙酸的方法。实验证明：该突变株遗传性状稳定，且可利用资源丰富、廉价的木质纤维素或土豆渣可发酵糖液为碳源合成5‑氨基乙酰丙酸，并耐受预处理过程中产生的抑制物良好的生长，不仅降低了工艺过程的成本，而且有利于生态环境保护，实现可持续发展。

技术领域

本发明属于生物化工领域，具体涉及一株巴氏葡萄球菌突变株及其在制备5-氨基乙酰丙酸中的应用。

背景技术

5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid，ALA)是生物体内合成四氢吡咯化合物(卟啉、叶绿素、血红素、维生素B12)的前体物质，广泛存在于微生物、植物和动物细胞中。

ALA在农业、医药领域具有广泛用途。在农业领域中，ALA可以促进绿色植物的光合作用、调节植物的呼吸作用、促进植物组织分化、提高植物抗逆性、改善农产品质量。低浓度使用可以显著提高作物产量，而高浓度可以用作安全无污染的除草剂以及杀虫剂使用。在医药领域中，由于具有选择性杀死癌细胞的作用，被称为第二代光动力学药物。ALA对光敏剂原卟啉Ⅸ的刺激作用被用于光动力学癌症治疗和肿瘤定位。在皮肤病治疗和铅中毒的检测中也得到了广泛应用。基于ALA的功能和广泛的应用前景，其合成研究已经引起前所未有的重视。

以马尿酸和琥珀酸、糠醛等杂环类物质以及乙酰丙酸等物质为原料的化学合成工艺是目前生产ALA的主要方法。但是化学合成法工艺繁琐、副产物多、分离提纯难、得率低而且还会造成严重的环境污染。利用微生物发酵产ALA可以有效缓解化学合成所面临的困境。目前报道的能够产生ALA的微生物有光合细菌Rhodobacter sphaeroides、Rhodopseudanonas palustris、Rhodopseudomonas sp.，以及Propionibacteriumriboflauimc。光合细菌培养困难，工艺复杂，产业化受限，而且ALA产量普遍不高且培养过程需要高浓度葡萄糖为碳源，导致成本增加。因此新的菌种资源的挖掘、提高菌株产量并降低生产成本是微生物源ALA的主要研究方向。

葡萄球菌(Staphylococcus)虽然已被报道能产生ALA，但目前均是以葡萄糖作为发酵底物，而且产量低(6.88mg/L)，所以成本高，限制了未来的产业化可能。

利用物理诱变技术可以实现对菌株的随机突变，是提高微生物产生目标产物及扩大底物范围的有效手段。常压室温等离子体(ARTP)诱变技术是近年来发展起来的高效诱变技术，其原理是大气压下产生温度在25-40℃之间的、具有高活性粒子(包括处于激发态的氦原子、氧原子、氮原子、OH自由基等)浓度的等离子体射流，作用于微生物，能够使微生物细胞壁/膜的结构及通透性改变，并引起基因损伤，进而使微生物基因序列及其代谢网络显著变化，最终导致微生物产生突变。与传统诱变方法相比，ARTP诱变技术能够有效造成DNA多样性的损伤，突变率高，并易获得遗传稳定性良好的突变株；与分子操作手段相比，ARTP进行微生物诱变育种具有操作简便、成本低、无有毒有害物质参与诱变过程等优点。

我国作为农业大国，每年约产生6-7亿吨的木质纤维素原料，如玉米芯、玉米秸秆和土豆渣等，其中含有丰富的纤维素和半纤维素类物质。木质纤维素原料的焚烧和随意堆置造成环境污染，有效地利用这些农业废弃物变废为宝，转化为其他高附加值产品成为研究热点。但是木质纤维素在高温和酸性条件下会产生很多抑制菌体生长和发酵的抑制物，主要包括有机酸类化合物，呋喃化合物以及酚类化合物。所以获得对抑制物高耐受性且稳定发酵的菌株具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的一个目的是提供一株巴氏葡萄球菌Staphylococcus pasteuri PK8。