[發明專利]利用枯草桿菌發酵生產D－核糖的方法

有效

• 申請號: 200810041142.7
• 申請日: 2008-07-29
• 公開（公告）號: CN101338331A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 葉勤;李志敏;吳琳
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C12P19/02
• 分類號: C12P19/02;C12R1/125
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所
• 代理人: 刁文魁;翟羽

【技術領域】

本發明涉及生物技術中利用發酵的方法合成所需要的化合物的技術領域，具體地說，是一種利用枯草桿菌(Bacillus?subtilis)發酵生產D-核糖的方法。

【背景技術】

D-核糖是一種具有重要生理生化功能的五碳糖，廣泛存在于動物、植物和微生物的細胞中，是生物體內遺傳物質，如核糖核酸(RNA)、若干輔酶和維生素的組成部分。

D-核糖具有巨大的經濟價值，被廣泛地應用于食品、醫療和制藥領域：①可用于生產飼料添加劑和食品調味品；②是合成維生素B₂的重要原料；③可在臨床上用于治療心肌缺血、糖尿病、肌肉疼痛等病癥；④被用于生產抗病毒和抗癌的藥物等等。隨著行業的發展和應用研究的深入，D-核糖將在食品和醫療行業發揮越來越重要的作用。

D-核糖的生產方法主要有三種：水解法、化學合成法和微生物發酵法。

(1)水解法。它是從酵母細胞中提取核糖核酸(RNA)，然后水解得到D-核糖的一種方法。這種方法的成本高、收率低，不適宜工業化大規模生產。

(2)化學合成法。是通過化學轉化，將D-阿拉伯糖、D-葡萄糖酸、D-木糖、L-谷氨酸、D-葡萄糖轉化成D-核糖的一種方法。采用汞電極電解還原核糖酸-γ-內脂生產D-核糖，可應用于工業化的大規模生產，當原料濃度為180g/L時，D-核糖濃度可達到90～120g/L。但是，這種方法由于使用汞電極，容易造成環境的污染，在人類重視保護生存環境、注重社會可持續發展的今天，它已屬被淘汰的技術。

(3)微生物發酵法。通常是以葡萄糖為碳源，利用轉酮醇酶缺陷菌株發酵生產D-核糖的一種方法，它成本低、污染小、適合于工業化大規模生產的要求。目前，對利用微生物發酵生產D-核糖已有諸多報道，研究過的碳源種類包括葡萄糖、果糖、木糖、甘露醇、山梨醇、麥芽糖、乳糖、蔗糖、甘油、乙酸、乙醇、葡萄糖酸等等，研究過的氮源包括酵母膏、蛋白胨、酪蛋白、尿素、氨基酸、玉米漿等；其中，以葡萄糖為碳源，以玉米漿為氮源的培養基應用的最為廣泛。例如：如Kishimoto等人利用轉酮酶缺陷型短小芽孢桿菌(B.pumilis?ATCC?21951)，以200g/l葡萄糖、26g/l玉米漿為培養基進行發酵，得到92.0g/l的D-核糖，得率為0.552mol/mol〔見日本專利(JP)4,904,587〕。

又如：鄧崇亮等人選育得到莽草酸和次黃嘌呤雙營養缺陷型B.subtilisNo.271，以209g/l初糖為培養基進行發酵，獲得96.4g/l的D-核糖，得率達到0.553mol/mol(見微生物學通報24：214-217，1997)。

再如：De?Wulf利用轉酮醇酶缺陷的枯草芽孢桿菌ATCC?21951，以100g/l葡萄糖和50g/l葡萄糖酸為混合碳源進行發酵，得到45g/l的D-核糖，得率為0.37mol/mol(J.Appl.Microbiol.83：25-30，1997)；以100g/l葡萄糖和100g/l木糖為混合碳源進行發酵時，得到60g/l?D-核糖(J.Ind.Micro-biol.17：104-109，1996)。

盡管人們多年來對利用微生物發酵生產D-核糖進行了大量的研究，但是，目前使用的方法依然存在著發酵周期長、得率低的缺點。

【發明內容】

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種利用轉酮醇酶缺陷型枯草芽孢桿菌發酵生產D-核糖的方法，使D-核糖的得率有明顯的提高。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種利用枯草芽孢桿菌發酵生產D-核糖的方法，其具體的步驟為：

(1)菌株的選擇，選用轉酮醇酶缺陷型枯草芽孢桿菌為菌株；

(2)菌種培養，將轉酮醇酶缺陷型枯草芽孢桿菌菌株接入種子培養基活化，得到種子液；

(3)配制發酵培養基，以葡萄糖為碳源并添加有機酸；

(4)將步驟(2)獲得的種子液接入步驟(3)配制的發酵培養基進行發酵。

步驟(3)所說的有機酸為短鏈有機酸。

所說的短鏈有機酸包括檸檬酸、乳酸或其可溶性鹽。

檸檬酸的添加濃度為0.2～0.55g/l。

乳酸的添加濃度為3～7g/l。

本發明利用枯草桿菌發酵生產D-核糖的方法的積極效果是：

(1)選用轉酮醇酶缺陷型枯草芽孢桿菌為菌株，在以葡萄糖為碳源的發酵培養基中添加了有機酸，使D-核糖的產量增加達29.2％，得率增加達34.8％。