[发明专利]一种促进嗜盐古菌Haloferax mediterranei合成甜菜碱的方法

说明书

一种促进嗜盐古菌Haloferax mediterranei合成甜菜碱的方法属于生物发酵领域。其特征在于：提高H.mediterranei发酵液的盐度，并通过在外部施加特定强度的磁场，提高甜菜碱产量。即利用渗透冲击使H.mediterranei合成更多的甜菜碱以平衡胞内外渗透压，并将外源磁场作用于H.mediterranei发酵液，实现H.mediterranei甜菜碱产量的提高。

技术领域

本发明提出一种促进嗜盐古菌Haloferax mediterranei(H.mediterranei)合成甜菜碱(glycine betaine)的方法。本发明属于生物发酵领域，具体涉及甜菜碱的生物合成领域。

背景技术

甜菜碱是一种生物碱，广泛存在于动植物与微生物中。甜菜碱是代谢的次生产物，是非常重要的渗透调节物质，可以增强生物的抗逆性。近几年，甜菜碱多被用作添加剂，应用在食品、饲料、化妆品、医药等方面。目前甜菜碱的生产多用化学合成法，但该方法能耗大、时间长、副产物多。

随着分子生物学及代谢工程等生物科学的快速发展，将微生物作为细胞工厂生产目的产品已经成为一种可行手段。H.mediterranei是一种极端嗜盐古菌，能在极高的盐度下生存，在其盐适应和短期的盐胁迫过程中，甜菜碱发挥着十分重要的作用。在高盐条件下，甜菜碱可被嗜盐菌从外界吸收或自身合成来维持胞内渗透压，同时，它可以稳定细胞结构，保持胞内酶、蛋白质的活性。近年来，电场(EFs)、磁场(MFs)或电磁场(EMF)对真核生物和原核生物的生物学效应引起了生物学家的强烈兴趣，因为这些物理条件会深刻影响细胞的代谢、行为和生存。在H.mediterranei盐胁迫过程中，外源磁场可作为一种提高其细胞增殖的手段。

本专利提供了一种通过高渗突变耦合外源磁场的方式来促进H.mediterranei合成甜菜碱的方法。利用该方法可以提高H.mediterranei胞内甜菜碱的含量，提高甜菜碱的产率。

发明内容

本发明的目的是提高嗜盐古菌H.mediterranei的甜菜碱产量。

本发明调控嗜盐古菌H.mediterranei的甜菜碱产量，其特征在于：提高H.mediterranei发酵液的盐度，并通过在外部施加特定强度的磁场，提高甜菜碱产量。即利用渗透冲击使H.mediterranei合成更多的甜菜碱以平衡胞内外渗透压，并将外源磁场作用于H.mediterranei发酵液，实现H.mediterranei甜菜碱产量的提高。

本发明提出一种利用高渗突变耦合外源磁场强化嗜盐古菌H.mediterranei合成甜菜碱的装置，包括：

(1)发酵罐，(2)控温装置，(3)pH自动控制仪，(4)曝气泵，(5)气体流量计，(6)曝气头，(7)静态磁场发生装置。

装置连接流程为：将控温装置(2)安装在发酵罐(1)上；pH自动控制仪(3)与发酵罐(1)连接；将曝气泵(4)、气体流量计(5)、曝气头(6)通过导管连接进行曝气；将发酵罐(1)放置于静态磁场发生装置(7)内。

基于上述装置，以Haloferax mediterranei(菌种编号ATCC 33500)为接种物进行发酵，主要步骤如下：

(1)将嗜盐古菌Haloferax mediterranei(ATCC 33500)接种在灭菌后的富集培养基中进行富集培养，培养时间为72h。富集培养基特征为盐度为150-200gNaCl/L；

(2)将富集培养物接种在发酵罐(1)中，控制富集培养物:发酵液＝1:20(v/v)。发酵液特征为盐度为250-300gNaCl/L；

(3)调节控温装置(2)使温度控制在35-39℃，调节pH自动控制仪(3)使pH值控制在6.9-7.3，调节气体流量计(5)使曝气量控制在1.0-1.5L/min；