[發明專利]一株含特定膜結合甘油脫氫酶基因序列的氧化葡萄糖酸桿菌及其應用

在審

• 申請號: 201611086184.3
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN108102941A
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 陳建華;林曦;劉莎
• 申請（專利權）人: 中國藥科大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12N9/04;C12N15/53;C12N1/21;C12N15/70;C12N15/74;C12P7/26;C12R1/01;C12R1/19
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本發明涉及一株含特定膜結合甘油脫氫酶基因序列的氧化葡萄糖酸桿菌(Gluconobacter oxydans，G.oxydans)，具有耐受高濃度底物甘油和產物DHA，生長速率高，甘油脫氫酶活性強，能夠高效催化甘油產生DHA的特點。

技術領域

本發明涉及一株含特定甘油脫氫酶基因序列的氧化葡萄糖酸桿菌，以及催化甘油轉化為1，3-二羥基丙酮的應用，屬于生物技術領域。

背景技術

1，3-二羥基丙酮(1，3-Dihydroxyacetone)，簡稱DHA，簡單分子式為C3H6O6，是結構最簡單的多羥基酮糖，相對分子質量是90.08。純品呈白色或類白色粉末狀晶體，帶甜味和特殊氣味，易溶于水、乙醇、丙酮和乙醚等有機溶劑，化學性質活潑，在化工、醫藥、食品、化妝品等領域應用廣泛。

目前DHA的制備主要有化學合成法和微生物酶催化法兩類。化學催化法需要多步化學反應、金屬催化劑價格昂貴，原料利用率低，副產物多，分離純化困難，環境污染嚴重。而微生物酶催化法則具有反應立體選擇性高、反應條件溫和、原料利用率高、工藝簡單、環境友好等特點，因此更受青睞。

氧化葡萄糖酸桿菌是專性好氧的微生物，其細胞膜表面的一些特殊的氧化還原酶能夠不完全氧化一些糖、醇和酸。在工業上利用膜結合甘油脫氫酶催化甘油產生DHA的特性，氧化葡萄糖酸桿菌成為產生DHA的主要菌種，但是，底物甘油和產物DHA均會對菌體的生長和DHA的轉化產生抑制作用。為了解決這些問題，研究人員通過改變DHA的轉化方式、改進發酵設備和控制溶氧、pH條件等方法，包括利用靜息細胞、流加發酵工藝、固定化細胞和多階反應器等降低高濃度底物和產物對菌體生長和DHA轉化的抑制作用。如Hekmat等人(Process Biochemistry，2007，42：71-76)通過固定化細胞和半連續重復補料的發酵方法減少底物和產物抑制，在填充床鼓泡反應器發酵18天后，固定化細胞產生的生物量可達發酵罐內總生物量的65％；同時，使用優化培養基后產量提高了76％；對比于滴流床反應器，空時產量提高了3.7倍。ka等人(Collection of Czechoslovak ChemicalCommunications，2007，72：1269-1283)在恒溫恒容分批反應器，凝膠包埋固定化氧化葡萄糖酸桿菌細胞轉化甘油生成DHA。隨反應中DHA濃度的提高，產物抑制作用不可避免。Wei等人(Preparative Biochemistry&Biotechnology，2007，37(1)：61-67)用聚乙烯醇固定化氧化葡萄糖酸桿菌細胞，于30℃和pH 6.0條件下發酵，發現在第14天時菌體仍保持高活性，且僅有10％的活性損失，DHA的平均轉化率達到86％；1.5L的攪拌反應器中，平均轉化率約為86％。Hu等人(Biotechnology and Bioprocess Engineering，2010，15：651-656)在溶氧參數驅動的補料分批發酵罐中，通過調控pH來提高DHA的產量。在30％空氣飽和度下，前20個小時維持pH 6.0，后調節至5.0時，維持80％甘油濃度補料，在72h時得到最優DHA濃度是175.9±6.7g/L。