[發明專利]一種發酵生產氨基葡萄糖的方法

有效

• 申請號: 201810970928.0
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN108624638B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 何球山;黃海軍;鐘紅霞
• 申請（專利權）人: 湖南匯升生物科技有限公司
• 主分類號: C12P19/26
• 分類號: C12P19/26;C12R1/19
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種發酵生產氨基葡萄糖的方法，屬于發酵工程技術領域。本發明的方法通過將大腸桿菌接種于含有丙酮酸、氨基酸和/或肌醇的發酵培養基中進行發酵培養，大幅度提高了大腸桿菌生產氨基葡萄糖的產量；利用本發明的方法，可成功將大腸桿菌生產氨基葡萄糖的產量從22g/L提高至59g/L。

技術領域

本發明涉及一種發酵生產氨基葡萄糖的方法，屬于發酵工程技術領域。

背景技術

氨基葡萄糖(Glucosamine，GlcN)又稱氨糖、氨基葡糖或葡糖胺，是葡萄糖的一個羥基被氨基取代后的化合物，是一種重要的功能單糖，也是第一個被確認結構的氨基單糖。氨糖易溶于水及親水性溶劑，以其衍生物N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)經酸解可得到氨基葡萄糖。GlcN幾乎存在于所有機體中，包括細菌、酵母、絲狀真菌、植物以及動物體，是糖蛋白和蛋白聚糖的主要組成成分，同時也是殼聚糖和甲殼素的主要組成成分。

氨基葡萄糖在醫藥、食品和保健等領域均具有廣泛應用。例如，由于氨糖能特異性地作用于關節軟骨，恢復軟骨細胞正常的代謝功能，刺激軟骨細胞產生具有正常多聚體結構的蛋白多糖，抑制損傷軟骨的酶，延緩骨性關節炎的病理過程和疾病的進展，改善關節活動，緩解疼痛，因此，氨基葡萄糖在臨床上被大量用于骨關節炎的治療；此外，氨基葡萄糖在體內也具有重要的生理作用，如具有肝腎解毒，發揮抗炎、護肝的作用；也能作為抗菌消炎藥物，治療胃潰瘍等；再者，由于GlcN對人體沒有毒性，被視作天然無害的食品及保健品配料，日本和美國均將其作為食品配料廣泛使用，尤其氨糖有助于刺激嬰兒腸道中雙歧桿菌的增生，常被用作嬰兒配方乳中添加的一種重要微量糖類成分；同時，氨基葡萄糖也是合成VB₆和核黃素中間體的起始原料，是一種新型生化藥品、藥物中間體和高檔化妝品的添加劑。

目前，GlcN工業化生產的方法主要可以分為三種：酸水解法、酶解法以及微生物發酵法。其中，酸水解法以及酶解法的生產原料主要為蝦蟹的外骨骼，主要是從蝦蟹殼中提取甲殼素與殼聚糖，再經酸解或者酶解獲得目標產物GlcN，但是，酸水解法以及酶解法自身存在著諸如原材料來源限制、水解過程的酸會污染環境、生產效率低下等問題，嚴重制約了氨基葡萄糖產業的發展；而微生物發酵法生產不受資源限制，對環境污染小，產品無魚腥味，不存在過敏效應，因此，國內外學者不斷探索尋求利用微生物發酵法高效生產GlcN的方法。

大腸桿菌是一種較為常見的氨基葡萄糖合成酶生產菌。研究表明：在大腸桿菌中，由谷氨酰胺作為氨基供體，6-磷酸果糖在氨基葡萄糖合成酶(GlmS)的催化作用下，生成GlcN。

但是，在直接以野生型大腸桿菌株進行氨糖發酵生產的工藝中，由于氨基葡萄糖對大腸桿菌具有一定的刺激作用，對大腸桿菌的生長具有較大的抑制作用，因此，都存在著菌株發酵密度較低導致氨糖生產量較低的問題，進而影響了目標產物氨基葡萄糖的胞外積累量，這也成為了限制微生物發酵生產氨糖工藝的技術難題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種發酵生產氨基葡萄糖的方法。此方法通過將大腸桿菌接種于含有丙酮酸、氨基酸和/或肌醇的發酵培養基中進行發酵培養，大幅度提高了大腸桿菌生產氨基葡萄糖的產量；利用此方法，可成功將大腸桿菌生產氨基葡萄糖的產量從22g/L提高至59g/L。

本發明的技術方案如下：

本發明提供了一種發酵生產氨基葡萄糖的方法，所述方法為將大腸桿菌接種于含有丙酮酸和/或氨基酸和/或肌醇的發酵培養基中進行發酵培養，得到氨基葡萄糖；

所述氨基酸包含絲氨酸和/或天冬氨酸。

在本發明的一種實施方式中，所述方法為先將大腸桿菌接種于種子培養基進行種子培養，得到種子液；然后將種子液接種于含有丙酮酸、氨基酸和/或肌醇的發酵培養基中進行發酵培養，得到氨基葡萄糖。

在本發明的一種實施方式中，所述氨基酸為天冬氨酸。