[發(fā)明專利]一種高分子γ-聚谷氨酸的生產(chǎn)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910012392.2
• 申請(qǐng)日: 2009-07-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101597627A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李拖平;李蘇紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李拖平
• 主分類號(hào): C12P13/02
• 分類號(hào): C12P13/02;C12R1/07
• 代理公司: 沈陽(yáng)杰克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 金春華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物發(fā)酵生產(chǎn)天然高分子產(chǎn)物的領(lǐng)域，具體地涉及一 種高分子量的γ-聚谷氨酸的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

在資源短缺與環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的當(dāng)今社會(huì)，進(jìn)行“綠色化學(xué)產(chǎn) 品”的開(kāi)發(fā)已成為世界化工產(chǎn)業(yè)的新趨向。順應(yīng)于這一發(fā)展趨勢(shì)與社 會(huì)需求，γ-聚谷氨酸(Poly?γ-glutamic?acid，)成為了目前國(guó)內(nèi) 外正在興起且廣受生產(chǎn)者與消費(fèi)者注目的新型“綠色生物高分子材 料”之一。

γ-聚谷氨酸是由D-谷氨酸或L-谷氨酸的γ-羧基與氨基通過(guò)酰胺 鍵連接聚合而成的氨基酸化合物。作為一種水溶性的生物高分子材料， γ-PGA具有良好的生物可降解性和生物相容性，并且具有可食、對(duì)人 體和環(huán)境無(wú)毒害、吸水性與保濕性強(qiáng)等優(yōu)異特性，在化妝品、農(nóng)業(yè)、 醫(yī)藥和食品等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用潛力。

關(guān)于γ-PGA的制造方法，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外主要以枯草芽孢桿菌來(lái)發(fā) 酵生產(chǎn)。例如Kubota曾從土壤中成功的分離得到一株產(chǎn)γ-PGA的菌株 Bacillus?subtilis?F201(Biosci.Biotech.Biochem.，61，1684-1687，1997)。 Ogawa等利用Bacillus?subtilis?MR?141生產(chǎn)γ-PGA，產(chǎn)量達(dá)35g/L (Biotechnol?Lett，22，585-588，2002)。李相燁等對(duì)Bacillus?licheniformis ATCC9945a采用補(bǔ)加糖高密度培養(yǎng)的方法，使γ-PGA的產(chǎn)量達(dá)到55g/L (專利號(hào)，00819560.9)。但這些菌都是谷氨酸底物依存菌，生產(chǎn)時(shí)需添 加谷氨酸作為營(yíng)養(yǎng)原料，因此，原料成本相對(duì)較高。近年來(lái)，我國(guó)有 研究報(bào)道經(jīng)過(guò)誘變選育的非谷氨酸底物依賴菌(Bacillus?subtilis)在適 當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件下γ-PGA產(chǎn)量達(dá)18～30g/L，有望成為生產(chǎn)用菌株(施慶珊 等，專利號(hào)200610122640.5；疏秀林等，專利號(hào)200810027184.5)。但 目前生產(chǎn)上所用的這些菌株均沒(méi)有在食品工業(yè)上應(yīng)用的實(shí)例。也就是 說(shuō)，這些產(chǎn)品在食品、醫(yī)藥品與化妝品等的直接應(yīng)用于人體上的安全 性方面還有待進(jìn)一步的考證。同時(shí)其發(fā)酵原料的成本與生產(chǎn)效率也有 待于進(jìn)一步的改善。

到目前為止，在眾多的γ-PGA的產(chǎn)生菌中，納豆菌(Bacillus? subtilis?natto)是人類唯一具有長(zhǎng)年的食用經(jīng)驗(yàn)的菌種，其對(duì)人體的安全 性是無(wú)容置疑的。同時(shí)，由納豆菌生產(chǎn)的γ-PGA的分子量一般在300 萬(wàn)以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于其他菌種生產(chǎn)的γ-PGA的分子量(分子量一般在 100萬(wàn)以下)，這也意味著由納豆菌生產(chǎn)的γ-PGA具有更強(qiáng)的粘性以及 更高的吸收與保水性能。但是，用納豆菌生產(chǎn)γ-PGA時(shí)，由于固體發(fā) 酵難以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的生產(chǎn)，而液體發(fā)酵中由于其高粘性所帶來(lái)的供氧 的難度以及發(fā)酵體系中γ-PGA分解酶的存在對(duì)γ-PGA產(chǎn)生的裂解作 用，使得γ-PGA在大量生產(chǎn)中存在著產(chǎn)量的不穩(wěn)定性等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種γ-聚谷氨酸的生產(chǎn)方法。通 過(guò)市售的納豆菌及一般公認(rèn)的培養(yǎng)基為原料，通過(guò)營(yíng)養(yǎng)枯竭和環(huán)境壓 力的脅迫作用來(lái)得到高產(chǎn)量的γ-PGA。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高分子γ-聚 谷氨酸的生產(chǎn)方法，工藝步驟如下：

1)菌種的活化：將納豆菌，接種于活化培養(yǎng)基中，活化培養(yǎng)基的 組成為：葡萄糖5-20g/L，蛋白胨5-20g/L，酵母粉5-20g/L，氯化鈉1-5 g/L，瓊脂15-20g/L；于35～38℃，培養(yǎng)40～55小時(shí)；

2)種子培養(yǎng)：經(jīng)活化的菌種接入裝有200ml培養(yǎng)基的500ml三角 瓶中，在35～38℃、150～250轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下，培養(yǎng)20～24小時(shí)， 培養(yǎng)基組成為：葡萄糖5-20g/L，蛋白胨5-20g/L，酵母粉5-20g/L，氯 化鈉1-5g/L；