[發明專利]一株鏈霉菌及其制備ε-聚賴氨酸的方法

在審

• 申請號: 201911225716.0
• 申請日: 2019-12-04
• 公開（公告）號: CN110804572A
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 陳旭升;毛忠貴;王靚;張建華;張宏建
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P13/02;C12R1/465
• 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: 仇鈺瑩

本發明公開了一株鏈霉菌及其制備ε?聚賴氨酸的方法，屬于微生物發酵工程領域。本發明提供的小白鏈霉菌(Streptomyces albulus)GS?114對3μg/mL、1μg/mL和0.1μg/mL或更高濃度的鏈霉素、慶大霉素和利福霉素具有抗性，并可以高效大量合成ε?PL，發酵192h產量可達到56.3g/L，生產效率高達7.03g/L/d。該菌株還具有良好的傳代穩定性，是一株極具潛力的ε?PL工業生產菌株。

技術領域

本發明涉及一株鏈霉菌及其制備ε-聚賴氨酸的方法，屬于微生物發酵工程領域。

技術背景

ε-聚賴氨酸(簡寫ε-PL)是一種主要由小白鏈霉菌(Streptomyces albulus)經液態好氧發酵分泌獲得的新型天然生物食品防腐劑。ε-PL抑菌譜廣、極易溶于水、熱穩定強、安全性高，相繼被日本、美國、韓國、歐洲和中國相繼批準為新品種食品添加劑并普遍應用于食品工業中。同時作為一種陽離子生物聚合物，ε-PL被廣泛用作生物可降解材料、藥物載體，生物芯片外被、乳化劑、高吸收性水凝膠和抗癌增進劑等領域，具有廣闊的市場應用前景。目前ε-PL在國內國際市場價格較為昂貴(約1200元/kg)，究其原因是缺少能高效合成ε-PL的具有知識產權的微生物菌種，最終導致ε-PL生產成本的增加。因此，選育ε-PL合成能力高的菌株，優化ε-PL發酵、分離和精制的方法具有重要的理論意義和廣闊的市場應用前景。

目前為止，巖田敏治等在中國申請的專利(名稱：大量生產ε-聚-L-賴氨酸的菌株和生產方法，專利號：97182253.0)公開了一株對濃度10mg/mL或更高濃度的S-2-氨基乙基-L-半胱氨酸(AEC)具有抗性的高產誘變菌B21021(FERM BP-5926)，并從發酵液中分離和提取了ε-PL。1989年，日本Chisso公司利用小白色鏈霉菌實現了產業化生產，ε-PL產量達到48.3g/L，為國際上報道的最高水平。

賈士儒等的專利(名稱：一種誘變菌株白色鏈霉菌TUST2及利用該誘變菌株生產ε-聚賴氨酸及其鹽的方法，專利號：200710057098.4)公開了一株經紫外誘變、化學誘變相與氮離子注入等誘變方法選育出的、對10mg/mL或更高的AEC和ε-PL具有抗性的高產菌株TUST2，其ε-PL產量為20g/L。

宋存江等申請的專利(名稱：一株鏈霉菌及其應用，專利號：201210081685.8)中公開了一株生產ε-PL的鏈霉菌Streptomyces sp.NK-49(CCTCC No.5932)，以及利用該菌發酵生產ε-PL和產物分離純化的方法，ε-PL的產量為0.8～2.4g/L。

徐虹等申請的專利(名稱：一種小白鏈霉菌及其在制備聚賴氨酸和聚二氨基丁酸中的應用)公開了一株小白鏈霉菌Streptomyces albulus PD-1(CCTCCM 2011043)，采用該菌作為出發菌株進行發酵生產后，ε-PL產量達到30g/L以上；在此基礎上，通過在PD-1的基因組上過表達銨轉運蛋白基因amtB構建了一株小白鏈霉菌基因工程菌Streptomycesalbulus PD-4，提高了氮源利用效率，ε-PL的產量達到35.7g/L。雖然工程菌的ε-PL合成效率有所提高，但由于基因工程僅提高了單一代謝通路、而不是多條代謝通路的強度，因此小白鏈霉菌ε-PL產量仍有提升空間。

目前雖然已報道了幾株ε-PL高產菌，但就其ε-PL和葡萄糖轉化率而言，據日本的報道還有一定的距離。因此，篩選具有更高產量的ε-PL生產菌株十分重要。常見的ε-PL高產菌株的選育的方法是篩選具有L-賴氨酸結構類似物抗性和產物ε-PL抗性的突變菌株，然而這些“篩子”篩選效果一般，價格也十分昂貴，不適合大規模的應用于育種工作。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一株具有高效合成ε-PL能力的小白鏈霉菌(Streptomyces albulus)GS-114，于2019年7月29日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為CCTCC NO:M2019590，保藏地址為中國，武漢，武漢大學。