[發明專利]γ-聚谷氨酸的發酵制備方法及產γ-聚谷氨酸的菌株

有效

• 申請號: 201410664277.4
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104694590A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 周驊;徐佳;陳維;齊宗獻;方平艷
• 申請（專利權）人: 武漢慧寶康源醫學研究有限責任公司
• 主分類號: C12P13/00
• 分類號: C12P13/00;C12N13/00;C12N15/01;C12R1/125
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于微生物發酵領域，具體而言，本發明涉及利用微生物發酵生產γ-聚谷氨酸的方法，另外本發明還涉及用于該方法中的優選的菌株等。

背景技術

γ-聚谷氨酸（簡稱為γ-PGA或PGA）是谷氨酸單體以γ-位上的酰胺鍵聚合而形成的同質多肽。它具有水溶性，可生物降解，不含毒性，可廣泛應用于食品工業、化妝品、保健、水處理、廢水處理、衛生用品、醫療等領域，例如可以用作為增稠劑、冷凍保護劑、緩釋劑、藥物載體、生物粘合劑、保濕劑、生物可降解纖維、高吸水性樹脂、生物絮凝劑和重金屬離子吸收劑等。

γ-聚谷氨酸的主要制備方法有：化學合成法，提取法，酶轉化法和微生物發酵法。由于前三種方法產量低，成本較高，污染大，目前主要利用微生物發酵法來制備γ-聚谷氨酸。

現有技術對利用微生物發酵生產γ-聚谷氨酸的關注點主要在于微生物生產菌種和菌株上，例如：

中國專利申請第02151746號公開了枯草芽孢桿菌NX-2及利用其來制備γ-聚谷氨酸的方法；

中國專利申請第200410010509號公開了枯草芽孢桿菌zju-7及利用其來制備γ-聚谷氨酸的方法；

中國專利申請第200610155278號公開了利用枯草芽孢桿菌和谷氨酸棒桿菌混和制備γ-聚谷氨酸的方法；

中國專利申請第200710130248號公開了枯草芽孢桿菌CGMCC?No.?2108及利用其來制備γ-聚谷氨酸的方法，最高產量可達34.1g/L；

中國專利申請第200810027184號公開了枯草芽孢桿菌PGA-7及利用其來制備γ-聚谷氨酸的方法，最高產量可達27.3g/L；

中國專利申請第200810150830號公開了枯草芽孢桿菌XN01及利用其來制備γ-聚谷氨酸的方法；

中國專利申請第201010271196號公開了枯草芽孢桿菌PGS-1及利用其來制備γ-聚谷氨酸的方法；

中國專利申請第201210018185號公開了利用枯草芽孢桿菌SY-ND和巨大芽孢桿菌SY-Z5混和制備γ-聚谷氨酸的方法，進而用于生產微生物絮凝劑；

中國專利申請第201210371764和201210371783號公開了枯草芽孢桿菌GXA-28及利用其來制備γ-聚谷氨酸的方法，產量可達20-30g/L；

中國專利申請第201210555304號公開了基因工程重組VHb基因的枯草芽孢桿菌FRD518及利用其來制備γ-聚谷氨酸的方法，最高產量可達65g/L。

本發明人發現，上述現有技術最為嚴重的一個缺陷是發酵時間都較長，要達到較高或最高產量，發酵時間需要長達48-96小時，非常不利于工業化生產。而本發明人沒有受到上述現有技術關注方向的限制，令人意外地發現，正己烷、吐溫-80和/或甜菜堿的加入，能夠提升γ-聚谷氨酸的產量，尤其是提高短期發酵的產量，增幅最高可達20%以上；另外，根據本發明人篩選得到的枯草芽孢桿菌HBY-PBS-ZY55的使用以及針對其的補料發酵的優化，在不超過36小時（甚至28小時）的短期內的γ-聚谷氨酸產量可穩定達到36g/L以上。其中，枯草芽孢桿菌HBY-PBS-ZY55是沒有轉化過VHb基因的非基因工程菌，因此還有進一步基因改造提升產量的前景。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供新的γ-聚谷氨酸發酵方面的方法、應用和菌株等，尤其能夠使其在短期內通過發酵培養即取得高產。

具體而言，在第一方面，本發明提供了γ-聚谷氨酸的發酵方法，其包括：

（1）將產γ-聚谷氨酸的枯草芽孢桿菌（如，HBY-PBS-ZY55）接種入添加了正己烷、吐溫-80和/或甜菜堿的發酵培養基中進行發酵培養；

（2）任選在步驟（1）的發酵培養期間進一步添加正己烷；

（3）收集發酵培養物中的γ-聚谷氨酸。

相應地，在第二方面，本發明也提供了提高γ-聚谷氨酸發酵產量的方法，其包括：

（1）將產γ-聚谷氨酸的枯草芽孢桿菌（如，HBY-PBS-ZY55）接種入添加了正己烷、吐溫-80和/或甜菜堿的發酵培養基中進行發酵培養；

（2）任選在步驟（1）的發酵培養期間進一步添加正己烷；

（3）收集發酵培養物中的γ-聚谷氨酸。

本發明第二方面的方法能比相應的不添加正己烷、吐溫-80和/或甜菜堿的方法獲得更多γ-聚谷氨酸，在本發明的具體實施方式中，γ-聚谷氨酸發酵產量可提高20%以上。