[发明专利]一种枯草芽孢杆菌及其生产农用γ-聚谷氨酸的方法

说明书

本发明公开了一种枯草芽孢杆菌及其生产农用γ‑聚谷氨酸的方法，分类命名为枯草芽孢杆菌(BacillusSubtilis)SCP0101‑1，已保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)，菌种保藏编号CGMCC24347，保藏日期为2022年1月19日。同时还公开了一种低成本高效发酵生产γ‑聚谷氨酸的方法。和现有生产γ‑聚谷氨酸技术相比，本发明以玉米芯为原材料，经过水解获得含有木糖和葡萄糖的水解液，使用枯草芽孢杆菌菌株SCP0101‑1主要利用玉米芯水解液中的木糖、葡萄糖，外加味精渣，即可高效地发酵生产γ‑聚谷氨酸，最高可使发酵液中的γ‑聚谷氨酸含量达45g/L，从而提供一种高效廉价的γ‑聚谷氨酸生产方法。本发明所生产的γ‑聚谷氨酸可直接应用在农业领域。

技术领域

本发明涉及微生物发酵领域，具体涉及一种γ-聚谷氨酸产生菌以及以农 副产品为原料低成本发酵制备农用γ-聚谷氨酸的方法。

背景技术

γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid，γ-PGA)主要由芽孢杆菌属细菌 合成的、由谷氨酸通过γ-酰胺键聚合形成的阴离子生物高分子聚合物，具有 极好的吸水性、保水性、生物可降解性、可食用性且无毒副作用等优良的理 化和生物学特性，在医药和化妆品制造、食品加工、蔬菜水果保鲜、海产品 防冻、植物种子保护等领域具有广泛的应用前景。尤其是近年来，众多大田应用试验研究证明γ-PGA对农作物具有良好的保湿抗旱、调节pH值等作用， 还能增加土壤有效磷的含量，提高磷肥和氮肥利用率，对节水、节肥、增效 具有重要的意义，因而受到人们的广泛关注。但由于聚谷氨酸的生产成本高， 这极大的限制了其在农业生产中的广泛应用。

γ-聚谷氨酸的制备主要有化学合成、微生物发酵、酶法转化等方法。其 中微生物发酵具有条件温和、环境污染小、易于扩大生产规模等优势，因而 目前规模化制备γ-聚谷氨酸，通常采用微生物发酵法。工业上以芽孢杆菌属的细菌作为生产菌进行发酵，包括：枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉 芽孢杆菌、炭疽芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌等。根据γ-PGA的 合成是否需要添加外源的谷氨酸，将菌株分为谷氨酸依赖型和非谷氨酸依赖 型菌株。谷氨酸依赖型菌株需要添加外源谷氨酸才能产生γ-PGA，而非谷氨 酸依赖型菌株无需添加外源谷氨酸，即可合成γ-PGA。目前非谷氨酸依赖型 菌株的γ-PGA产量比谷氨酸依赖型菌株要低很多，工业化生产中，通常使用 的是谷氨酸依赖型菌株，这大大的增加了聚谷氨酸的生产成本。

专利申请号：201910305450.4，专利名称：一株贝莱斯芽孢杆菌及其生 产聚谷氨酸的方法。该发明公开了一种γ-聚谷氨酸的合成菌株，分类命名为 贝莱斯芽孢杆菌Bacillus velezensis PG1-2，保藏单位为中国微生物菌种 保藏中心，保藏编号为CGMCCNo.15718。该发明使用葡萄糖、蔗糖、淀粉和 柠檬酸中的一种或几种的混合物为碳源，以蛋白胨、酵母粉和(NH4)₂SO₄中的 一种或几种的混合物为氮源，经发酵，聚谷氨酸产量最高达到42.6g/L。

专利申请号：201210371783.5，专利名称：枯草芽孢杆菌高温发酵生产 γ-聚谷氨酸的方法。该发明公开以枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)GXA-28，保藏编号为CCTCCNo.2012347的菌株生产γ-聚谷氨酸 的方法，即以廉价的碳氮源，例如糖蜜、无机铵盐，在40-50℃的高温发酵条 件下高效生产γ-聚谷氨酸，产量最高可达30g/L，具有高效、低成本的优点。

专利申请号：201810887277.9，专利名称：一种γ-聚谷氨酸产生菌及高 效合成γ-聚谷氨酸的方法。该发明公开了一种γ-聚谷氨酸产生菌，分类命 名为枯草芽孢杆菌(Bacillus Subtilis hzy-1)，已保藏于中国工业微生物 菌种保藏管理中心，菌种保藏编号CCTCC M 2018226，以葡萄糖、蔗糖、麦芽 糖、柠檬酸钠和糖蜜中的任意一种或几种任意比例的组为合碳源，以蛋白胨、酵母粉、酵母膏、玉米浆、尿素、氯化铵、硫酸铵中的任意一种或几种任意 比例为氮源，发酵生产γ-聚谷氨酸，其含量达40-60g/L，从而提供一种高效廉价制备γ-聚谷氨酸的方法。