[发明专利]一种产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌及其应用

说明书

本发明公开了一种产γ‑聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌，其分类命名为Bacillus Subtilis，菌株号为XK，已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC M 2016605，保藏日期为2016年11月1日。本发明还公开了前述的枯草芽孢杆菌XK在生产γ‑聚谷氨酸中的应用。与现有技术相比，本发明以枯草芽孢杆菌XK为出发菌株，通过调节发酵培养基中硫酸锰和硫酸镁的浓度，得到小于100kDa、100～700kDa和大于700kDa三种不同分子量区间的γ‑聚谷氨酸，且产量均达到35g/L以上，在肥料、化妆品和污水处理等领域中均有良好的应用。同时，本发明工艺简单，适于工业化推广，具有良好的市场前景和经济效益。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌及其应用。

背景技术

γ-聚谷氨酸是一种由D-谷氨酸单体和L-谷氨酸单体通过α-氨基和γ-羧基形成的酰胺键所连接起来的阴离子高聚物。因为γ-聚谷氨酸的水溶性、生物可降解性、可食用性和对人以及环境的无毒害性，近年来γ-聚谷氨酸和它的衍生物在各种领域得到广泛的应用，可以作为水处理中的絮凝剂、化妆品和药物中的成分以及作为肥料添加剂等。

目前，商业化的γ-聚谷氨酸的生产主要通过微生物深层液体发酵制得，常用的生产菌种枯草芽孢杆菌以味精为主要底物在胞外产生γ-聚谷氨酸。一般而言，由枯草芽孢杆菌产生的γ-聚谷氨酸的平均分子量在10⁵～8×10⁶Da之间，分子量越大，流变性也就越大，难以被化学试剂修饰，限制了γ-聚谷氨酸的应用。不同的行业领域对γ-聚谷氨酸的分子量都有不同的需求，污水处理中絮凝剂要求γ-聚谷氨酸分子量在1000kDa以上，用更多的γ-聚谷氨酸上的阴离子来吸引胶体微粒，通过粘附、交联形成更大的胶团从而达到絮凝的目的；化妆品行业要求γ-聚谷氨酸分子量在700kDa左右，作为产品里的保湿剂，减少皮肤表面水分的散失速率；一些肥料助剂等产品要求γ-聚谷氨酸分子量在80kDa以下，与普通肥料配合施用，在植物根部形成保护膜的同时使得肥料的利用率更高。

现在工业生产中常用酸/碱水解法来获得低分子量的γ-聚谷氨酸。惠明等在研究pH值对聚谷氨酸结构的影响时发现，γ-聚谷氨酸在低pH值呈低分子质量片段，并且在酸性溶液中和至pH中性后，碎片状的γ-聚谷氨酸不能恢复到中性状态时的长链状规则结构。中国专利CN 105296558 A公开了一种通过调整和优化发酵工艺来生产低分子量γ-聚谷氨酸的方法，在不同的发酵阶段，控制不同的培养温度、通气流量、搅拌速度以得到低分子量的(35-260kDa)的γ-聚谷氨酸发酵液。中国专利CN 105385717 A公开了一种铁离子在枯草芽孢杆菌发酵生产低分子量γ-聚谷氨酸的应用，使得高于245kD的γ-聚谷氨酸的含量占总γ-聚谷氨酸的百分数从原来的66.16％下降到27.38％～4.01％，而低于100kD的γ-聚谷氨酸的含量占总γ-聚谷氨酸的百分数从原来的4.59％上升到33.13％～81.03％。

目前，得到低分子量γ-聚谷氨酸的方法不是后续工艺复杂，有较高的γ-聚谷氨酸损失率，就是低分子量γ-聚谷氨酸占总聚谷氨酸的比例较低。因此，需要一种在发酵过程中通过调节工艺就能得到不同分子量γ-聚谷氨酸的方法，同时该方法还要有较高的低分子量γ-聚谷氨酸产量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌，以解决现有技术存在的产率较低等问题。

本发明还要解决的技术问题是提供上述产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌，其分类命名为枯草芽孢杆菌(BacillusSubtilis)，菌株号为XK，已保藏于中国典型培养物保藏中心，地址为中国武汉市武汉大学，邮编为430072，保藏编号为CCTCC NO：M 2016605，保藏日期为2016年11月1日。