[发明专利]一株链霉菌及其制备ε-聚赖氨酸的方法

说明书

本发明公开了一株链霉菌及其制备ε‑聚赖氨酸的方法，属于微生物发酵工程领域。本发明提供的小白链霉菌(Streptomyces albulus)GS‑114对3μg/mL、1μg/mL和0.1μg/mL或更高浓度的链霉素、庆大霉素和利福霉素具有抗性，并可以高效大量合成ε‑PL，发酵192h产量可达到56.3g/L，生产效率高达7.03g/L/d。该菌株还具有良好的传代稳定性，是一株极具潜力的ε‑PL工业生产菌株。

技术领域

本发明涉及一株链霉菌及其制备ε-聚赖氨酸的方法，属于微生物发酵工程领域。

技术背景

ε-聚赖氨酸(简写ε-PL)是一种主要由小白链霉菌(Streptomyces albulus)经液态好氧发酵分泌获得的新型天然生物食品防腐剂。ε-PL抑菌谱广、极易溶于水、热稳定强、安全性高，相继被日本、美国、韩国、欧洲和中国相继批准为新品种食品添加剂并普遍应用于食品工业中。同时作为一种阳离子生物聚合物，ε-PL被广泛用作生物可降解材料、药物载体，生物芯片外被、乳化剂、高吸收性水凝胶和抗癌增进剂等领域，具有广阔的市场应用前景。目前ε-PL在国内国际市场价格较为昂贵(约1200元/kg)，究其原因是缺少能高效合成ε-PL的具有知识产权的微生物菌种，最终导致ε-PL生产成本的增加。因此，选育ε-PL合成能力高的菌株，优化ε-PL发酵、分离和精制的方法具有重要的理论意义和广阔的市场应用前景。

目前为止，岩田敏治等在中国申请的专利(名称：大量生产ε-聚-L-赖氨酸的菌株和生产方法，专利号：97182253.0)公开了一株对浓度10mg/mL或更高浓度的S-2-氨基乙基-L-半胱氨酸(AEC)具有抗性的高产诱变菌B21021(FERM BP-5926)，并从发酵液中分离和提取了ε-PL。1989年，日本Chisso公司利用小白色链霉菌实现了产业化生产，ε-PL产量达到48.3g/L，为国际上报道的最高水平。

贾士儒等的专利(名称：一种诱变菌株白色链霉菌TUST2及利用该诱变菌株生产ε-聚赖氨酸及其盐的方法，专利号：200710057098.4)公开了一株经紫外诱变、化学诱变相与氮离子注入等诱变方法选育出的、对10mg/mL或更高的AEC和ε-PL具有抗性的高产菌株TUST2，其ε-PL产量为20g/L。

宋存江等申请的专利(名称：一株链霉菌及其应用，专利号：201210081685.8)中公开了一株生产ε-PL的链霉菌Streptomyces sp.NK-49(CCTCC No.5932)，以及利用该菌发酵生产ε-PL和产物分离纯化的方法，ε-PL的产量为0.8～2.4g/L。

徐虹等申请的专利(名称：一种小白链霉菌及其在制备聚赖氨酸和聚二氨基丁酸中的应用)公开了一株小白链霉菌Streptomyces albulus PD-1(CCTCCM 2011043)，采用该菌作为出发菌株进行发酵生产后，ε-PL产量达到30g/L以上；在此基础上，通过在PD-1的基因组上过表达铵转运蛋白基因amtB构建了一株小白链霉菌基因工程菌Streptomycesalbulus PD-4，提高了氮源利用效率，ε-PL的产量达到35.7g/L。虽然工程菌的ε-PL合成效率有所提高，但由于基因工程仅提高了单一代谢通路、而不是多条代谢通路的强度，因此小白链霉菌ε-PL产量仍有提升空间。

目前虽然已报道了几株ε-PL高产菌，但就其ε-PL和葡萄糖转化率而言，据日本的报道还有一定的距离。因此，筛选具有更高产量的ε-PL生产菌株十分重要。常见的ε-PL高产菌株的选育的方法是筛选具有L-赖氨酸结构类似物抗性和产物ε-PL抗性的突变菌株，然而这些“筛子”筛选效果一般，价格也十分昂贵，不适合大规模的应用于育种工作。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一株具有高效合成ε-PL能力的小白链霉菌(Streptomyces albulus)GS-114，于2019年7月29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，保藏编号为CCTCC NO:M2019590，保藏地址为中国，武汉，武汉大学。