[發明專利]一種微生物發酵生產氨基葡萄糖的菌株及方法

有效

• 申請號: 201510040300.7
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN105039193A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 鄒季虹
• 申請（專利權）人: 安徽正方生物科技有限公司
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P19/26;C12R1/125;C12R1/10
• 代理公司: 北京紐樂康知識產權代理事務所(普通合伙) 11210
• 代理人: 王珂

技術領域

本發明涉及生物技術領域，具體涉及一種微生物發酵生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖的菌株及其方法。

背景技術

N-乙酰-D-氨基葡萄糖是單糖，是真菌（擔子菌、霉菌或酵母）菌體細胞壁幾丁質，或甲殼類動物如蟹、蝦類殼的組成成份，也可作為食品內含量極少的營養成份。N-乙酰-D-氨基葡萄糖具有與氨基葡萄糖相似的效果，攝取一定量的N-乙酰-D-氨基葡萄糖可以誘導新軟骨的產生，并抑制骨關節炎的發作，而在一些病例中，N-乙酰-D-氨基葡萄糖也可用來治療骨關節炎。由于氨基葡萄糖有苦味，而N-乙酰-D-氨基葡萄糖有蔗糖50%的甜味并且很容易攝取，因此，N-乙酰-D-氨基葡萄糖作為氨基葡萄糖的替代物質已經收到了廣泛的關注。

傳統的N-乙酰-D-氨基葡萄糖的生產是以甲殼類動物殼作為原料。其生產方法包括：壓碎甲殼類動物的殼；采用稀釋酸溶液對壓碎的殼脫鈣；利用堿去除蛋白質得到純化的甲殼素；利用酸水解得到的甲殼素以生產氨基葡萄糖；然后對氨基葡萄糖進行無水醋酸乙酰化，從而得到N-乙酰-D-氨基葡萄糖。利用酸水解甲殼素生產氨基葡萄糖的方法，還包括以真菌渣（如檸檬酸發酵使用的黑曲霉菌的菌渣）為原料，在高濃度鹽酸作用下水解生產氨基葡萄糖，參見2006年5月23日公告的美國專利US7049433B2，其公開了氨基葡萄糖及從微生物量中制備氨基葡萄糖的方法。

此外，傳統方法還包括：（1）利用微生物產生的酶降解來自蝦殼原料產生的甲殼素以生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖，參見1999年12月7日公告的美國專利US5998173，其公開了N-乙酰-D-氨基葡萄糖的制備過程；（2）利用微生物（木霉菌）產生的酶進行酶解或用酸部分水解純化來自真菌渣（檸檬酸發酵使用的黑曲霉菌的菌渣）的甲殼素以生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖，參見2003年4月17日公告的美國專利US20030073666A1，其公開了N-乙酰-D-氨基葡萄糖及其制備方法；（3）通過培養綠藻病毒(Chlorovirus)感染的小球藻細胞或者導入了源自綠藻病毒基因的重組大腸桿菌來生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖，參見2004年10月14日公告的日本專利JP2004283144A，其公開了制備氨基葡萄糖和N-乙酰-D-氨基葡萄糖的方法；（4）采用遺傳修飾的微生物，特別是遺傳修飾的大腸桿菌，發酵生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖，參見2004年1月8日公告的WO2004/003175，其公開了氨基葡萄糖和N-乙酰氨基葡萄糖的生產工藝及材料；（5）用木霉菌直接使用葡萄糖為碳源，不需要來自真菌渣或蝦殼產生的甲殼素和殼多糖寡糖的碳源，發酵生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖，參見2011年3月10日公告的美國專利US20110059489A1，其公開了利用微生物發酵生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖的方法。

上述采用甲殼類動物殼或曲霉菌渣（檸檬酸渣）為原料通過化學水解生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖或D-氨基葡萄糖的方法，通常需要使用高濃度的酸溶液和堿溶液，因此會產生大量廢液。而利用蝦蟹殼為原料提取D-氨基葡萄糖，每生產1噸D-氨基葡萄糖就可能產生100噸以上廢水和大量廢渣。而通過檸檬酸渣提取，每30-50噸檸檬酸渣僅能產1噸D-氨基葡萄糖。并且，使用微生物或微生物產生的酶來降解源自甲殼類動物如蟹、蝦類殼的甲殼素以生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖的方法存在產量低和成本高的問題。

而通過培養綠藻病毒感染的小球藻細胞生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖，需要通過壓碎細胞獲取N-乙酰-D-氨基葡萄糖，存在操作復雜的問題。利用遺傳修飾的微生物生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖的方法則需要采取適當措施來避免微生物在設備內的擴散，同樣存在操作復雜的問題，甚至關乎食品安全及威脅社會的問題。

此外，用木霉菌直接使用葡萄糖為碳源發酵生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖的方法，雖然具有不需要使用來自甲殼類動物殼或真菌渣產生的甲殼素或殼多糖寡糖等碳源的優點，但是由于木霉菌等真菌發酵溫度低、時間長、產量偏低，從而導致其存在生產周期長、成本高、易污染等缺點，并嚴重限制了該方法的工業化應用。

因此，針對傳統的N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖生產方法存在的上述缺點，亟需尋找一種新的，同時具有工業化應用前景的N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖的生產方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種微生物發酵生產N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖的方法，以克服目前現有技術存在的上述不足。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現：