[发明专利]解淀粉芽孢杆菌及其在发酵生产谷氨酰胺酶中的应用

说明书

本发明涉及微生物筛选及发酵领域，具体涉及一种解淀粉芽孢杆菌及其在发酵生产谷氨酰胺酶中的应用。本发明提供了一种产谷氨酰胺酶的菌株，所述菌株为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens ESP827)，其保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC No:M2018828。并提供了利用上述菌株进行液态发酵生产谷氨酰胺酶。所述方法得到的谷氨酰胺酶的发酵酶活远远高于目前已报道的发酵酶活，发酵酶活为120‑158U/mL，液态发酵的方式更易于产品工业化生产，发酵酶活纯度较高，易于下游提取。

技术领域

本发明涉及微生物筛选及发酵领域，具体涉及一种解淀粉芽孢杆菌及其在发酵生产谷氨酰胺酶中的应用。

背景技术

谷氨酰胺酶(Glutaminase)是酰胺酶的一种，能专一的催化L-β-谷氨酰胺水解生成L-谷氨酸和氨。谷氨酸是一种呈鲜味的氨基酸，谷氨酸钠是公认的安全的健康的调味料。在酵母抽提物、酱油、植物蛋白水解物、肉鱼类蛋白水解物、酱汤、果蔬水解物等多样产品中加入谷氨酰胺酶，能提高谷氨酸的含量，改善和提高氨基酸的组分，增加和加强产品的呈味性能。此外，谷氨酰胺酶还能抑制蛋白原料中的谷氨酰胺向无味的焦谷氨酸转化，提高原料的利用率；蛋白原料的脱酰胺作用也会改善蛋白原料的物理性能，提供更多应用领域的可能。同时研究表明谷氨酰胺酶是一种安全的食品添加剂，医学上谷氨酰胺酶是癌细胞利用谷氨酰胺进行酵解的关键酶和限速酶，与肿瘤生长及肿瘤免疫有重要关系；谷氨酰胺酶可作为癌症治疗中的一个目标或者工具。谷氨酰胺酶是一个越来越值得被重视的酶制剂。

谷氨酰胺酶的主要由微生物发酵制得。产谷氨酰胺酶的微生物种类很多，包括细菌、真菌、酵母等。目前主要的方式利用曲霉进行固态发酵制备，该种方式发酵制备的谷氨酰胺酶一般酶活偏低，混菌发酵的形式也导致了制得的谷氨酰胺酶纯度不够，专一性较差，发酵产量受到限制。有资料显示为了提高酱油等领域中谷氨酸的含量，使用安全的乳酸菌作为发酵菌株进行液态发酵生产谷氨酰胺酶，由于发酵酶活太低，只能将菌体搜集后破碎不做提取处理直接加入到酱油曲中反应，结果检测谷氨酸含量确实有所提高，但是直接引入菌体的方式也会带来不可预知的风险，不适合做大规模的产品生产。利用解淀粉芽孢杆菌深层液态发酵是生产谷氨酰胺酶一种较好的方式，但是目前遇到的问题是菌株发酵酶活太低，不适合进行大规模生产。

目前，国内对谷氨酰胺酶液态发酵的研究报道不多，主要还是集中在菌种选育、改善和发酵优化方面，技术方面还处于实验室阶段。盖作启等人从温泉中沉积物中筛选到一株产谷氨酰胺酶的解淀粉芽孢杆菌，通过优化液态发酵工艺方式验证谷氨酰胺酶的产量在12U/mL左右；日本学者利用枯草芽孢杆菌液态发酵制得谷氨酰胺酶酶制剂，并应用的酱油领域，取得了一定的效果。崔春等人在深海中海泥中筛选到一株产谷氨酰胺酶的解淀粉芽孢杆菌，通过对碳源的优化验证菌株的发酵性能，最终选择最佳碳源发酵产谷氨酰胺酶活力在0.3U/g左右。谷氨酰胺酶酶活一般在胞内和胞外都会存在，提取困难，实验室一般采用超滤、盐沉、层析和液相等方式来分离纯化，并对酶学性质进行研究。

中国专利申请号CN201610176616.3公开了一种产谷氨酰胺酶的解淀粉芽孢杆菌及其应用，所述解淀粉芽孢杆菌于2015年11月30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，保藏编号：GCGMCC No.11760。使用上述所述的菌株发酵生产谷氨酰胺酶，所得到的谷氨酰胺酶的活性为12U/mL。

谷氨酰胺酶是一种能专一的催化谷氨酰胺生成谷氨酸和氨的酶；谷氨酸是食品行业中重要的鲜味增强氨基酸，应用范围十分广泛，对食品风味有着十分重要的作用。谷氨酰胺酶酶法生产谷氨酸在低盐条件下即可完成，对日益强化的低盐健康饮食意义重大。产谷氨酰胺酶的微生物种类很多，但绝大多数酶活力很低。通过曲霉固态发酵是目前生产谷氨酰胺酶的主要途径，由于菌种产酶活力低，混菌发酵提取困难，固态发酵产能限制，造成市场上谷氨酰胺酶供应紧缺。提高谷氨酰胺酶产酶活力和实现液态深层发酵技术是解决谷氨酰胺酶生产的关键技术之一，具有重要的研究意义和市场价值。目前市场上的谷氨酰胺酶是以日本田野酶制剂公司为主，国内基本没有生产谷氨酰胺酶的厂家，该产品的市场开发潜力大。