一种枯草芽孢杆菌及调控发酵产物γ-聚谷氨酸分子量的方法技术

本发明专利技术公开了一种产γ‑聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌，其分类命名为

【技术实现步骤摘要】
一种枯草芽孢杆菌及调控发酵产物γ-聚谷氨酸分子量的方法
本专利技术属于生物
，具体涉及一种产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌及调控发酵产物γ-聚谷氨酸分子量的方法。
技术介绍
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CN105296558A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CN105385717A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。
技术实现思路
本专利技术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，以实现通过简单调控就可以获得不同分子量γ-聚谷氨酸，且要有较高的低分子量γ-聚谷氨酸产量。本专利技术还要解决的技术问题是提供利用上述枯草芽孢杆菌调控发酵产物γ-聚谷氨酸分子量的方法。为解决上述技术问题，本专利技术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CCTCCNO：M2016605，保藏日期为2016年11月1日。测得菌株XK的16SrDNA的大部分序列1420bp，见核苷酸或氨基酸序列表。将所测序列从GenBank数据库中的相关中进行比较，构建以16SrDNA全序列为基础的系统发育树。结果表明：菌株XK与枯草芽孢杆菌（BacillusSbubtilis）同源性为99%。结合形态、细胞化学成分及16SrDNA全系列分析的系统发育研究结果，可以将其分类定位为枯草芽孢杆菌。上述产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌在生产γ-聚谷氨酸中的应用。其中，所述的应用方法为：将产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌先接种于种子培养基培养得到种子液，再将种子液接种于发酵培养基中进行好氧培养，发酵得到γ-聚谷氨酸。利用产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌XK发酵生产γ-聚谷氨酸的方法具体如下：（1）种子液的制备：将枯草芽孢杆菌XK接种到种子培养基中，摇床转速120~200rpm，摇床内部通氧气，28~36℃下培养10~18h至OD660大于5.0，得到种子液；（2）发酵培养：将步骤（1）中得到的种子液以2~10%v/v的接种量接种于发酵培养基中，7.5L发酵罐发酵培养基装液量为4L，通气比控制在1.0~1.5VVM，初始pH为6.5~7.2、在28~36℃培养24~72小时（优选36~72h），得到发酵液；（3）步骤（2）中得到的发酵液经过稀释（浓度在1g/L以下），然后通过高效液相色谱对发酵液中γ-聚谷氨酸分子量和产量进行检测。其中，所述的种子培养基的配方为：谷氨酸或谷氨酸盐10~95g/L，碳源15~100g/L，氮源5~50g/L，其他无机盐0.05~35g/L，溶剂为水，pH值为6.5~7.2。其中，所述的发酵培养基的配方为：谷氨酸或谷氨酸盐10~95g/L，碳源15~100g/L，氮源5~50g/L，硫酸锰0~1g/L，硫酸镁0.05~2g/L，其他无机盐0.05~35g/L，溶剂为水，pH为6.5~7.2。其中，所述的种子培养基或发酵培养基中，所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、木糖、果糖、乳酸、柠檬酸、甘油和糖蜜中的任意一种或几种的组合，优选碳源为葡萄糖和/或柠檬酸，进一步优选为柠檬酸；所述的氮源为牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、玉米浆、豆饼粉、棉籽饼粉、尿素、(NH4)2SO4、NH4Cl和NH4NO3中的任意一种或几种的组合，优选氮源为豆饼粉、酵母膏和(NH4)2SO4中的任意一种或几种的组合，进一步优选为豆饼粉。所述的其他无机盐为磷酸盐、磷酸二氢盐和盐酸盐中的任意一种或几种的组合，优选磷酸二氢盐，进一步优选为磷酸二氢钾。其中，当0g/L≤硫酸锰浓度<0.1g/L，1g/L<硫酸镁浓度度≤2g/L时，发酵得到的γ-聚谷氨酸的分子量<100kDa，最佳产量达到46.5g/L；该分子量的γ-聚谷氨酸与农业肥料配合使用，有效缓解干旱胁迫对植物的危害，可长时间保持油菜鲜重、高叶绿素含量和相对含水量，具有明显的增产效果。当0.1g/L≤硫酸锰浓度≤0.5g/L，0.5g/L≤硫酸镁浓度≤1g/L时，100kDa≤发酵得到的γ-聚谷氨酸的分子量≤700kDa，最佳产量达到43.8g/L；该分子量的γ-聚谷氨酸可应用于化妆品中，具有更好的保湿性能。当0.5g/L≤硫酸锰浓度≤1g/L，0.05g/L≤硫酸镁浓度<0.5g/L时，发酵得到的γ-聚谷氨酸的分子量＞700kDa，最佳产量达到39.5g/L；该分子量的γ-聚谷氨酸在污水处理中作为絮凝剂使用，具有良好的效果。在污水处理中，常用的絮凝剂包含无机絮凝剂（铁盐、铝盐）及有机高分子絮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌，其分类命名为枯草芽孢杆菌（

【技术特征摘要】
1.一种产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），已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCCNO：M2016605，保藏日期为2016年11月1日。


2.一种提高发酵产物γ-聚谷氨酸的分子量的方法，其特征在于，将枯草芽孢杆菌（BacillusSubtilis）CCTCCNO：M2016605的种子液接种到发酵培养基中进行好氧培养，发酵得到γ-聚谷氨酸；所述的发酵培养基的配方为：谷氨酸或谷氨酸盐10~95g/L，碳源15~100g/L，氮源5~50g/L，硫酸锰0~1g/L，硫酸镁0.05~2g/L，其他无机盐0.05~35g/L，溶剂为水，pH值为6.5~7.2；发酵培养时，培养温度为28~36℃，通气比控制在1.0~1.5VVM，培养时间为24~72h；在好氧发酵过程中，当发酵液的OD值达到10后，额外添加糖醇钙，添加量为1-3g/L。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、木糖、果糖、乳酸、柠檬酸、甘油和糖蜜中的任意一种或几种的组合；所述的氮源为牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、玉米浆、豆饼粉、棉籽饼粉、尿素、(NH4)2SO4、NH4Cl和NH4NO3中的任意一种或几种的组合；所述的其他无机盐为磷酸盐、磷酸二氢盐和盐酸盐中的任意一种或几种的组合。


4.权利要求1所述的产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌在生产γ-聚谷氨酸中的应用。


5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的应用方法为：将产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌先接种于种子培养基进行培养得种子液，再将种子液接种到发酵培养基中进行好氧培养，发酵得到γ-聚谷氨酸；所述的种子培养基的配方为：谷氨酸或谷氨酸盐10~95g/L，碳源15~100...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐虹，冯小海，许宗奇，梁金丰，詹伊婧，
申请(专利权)人：南京轩凯生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32