[發明專利]一種利用廢棄玉米漿發酵生產靈菌紅素的方法

在審

• 申請號: 202310519215.3
• 申請日: 2023-05-10
• 公開（公告）號: CN116555369A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 朱天擇;季立豪
• 申請（專利權）人: 芝諾（蘇州）生物科技有限公司
• 主分類號: C12P17/16
• 分類號: C12P17/16;C12N1/20;C12R1/43
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了利用廢棄玉米漿發酵生產靈菌紅素的方法。一方面通過優化發酵培養基配方，將淀粉工業的副產物玉米漿干粉部分替代胰蛋白胨作為氮源；另一方面，還提供了應用上述發酵培養基進行發酵生產靈菌紅素的方法，在100L發酵罐的大規模發酵中，于48?h的靈菌紅素產量可達10.68?g/L。本發明可以大大降低靈菌紅素發酵生產的成本，有望構建淀粉工業環保生產的新閉環。

技術領域

本發明涉及發酵工程技術領域，具體涉及一種利用廢棄玉米漿發酵生產靈菌紅素的方法。

背景技術

靈菌紅素?(Prodigiosin)?是一種紅色物質，其結構由三個吡咯環構成，在紫外可見光譜的535nm處有很強的吸收峰，因此呈現紅色，是目前報道的較為常見的微生物色素。因其結構較為復雜，文獻報道的靈菌紅素主要有兩種類型：一是含線性烷基側鏈的化合物，如靈菌紅素（prodigiosin）和十一烷基靈菌紅素（undecylprodigiosin）；二是環狀化合物，如環靈菌紅素（cycloprodigiosin）、變環靈菌紅素（metacycloprodigiosin）、靈菌紅素R1（Prodigiosin?R1）和鏈紅素B（streptorubin?B）。靈菌紅素最早分離于粘質沙雷氏菌(Serratia?marcescens)?產生的次生代謝產物之中。

除了作為傳統紡織印染工業的染色劑以外，靈菌紅素還具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒、抗癌等多種功能，可以有效抑制自由基的活性，增強機體免疫力，促進新陳代謝，改善血液循環，降低血脂，預防心血管疾病，抗衰老，抗癌等（?參見背景技術文獻1：StankovicN,?Senerovic?L,?Ilic-Tomic?T,?et?al.?Properties?and?applications?ofundecylprodigiosin?and?other?bacterial?prodigiosins.?Appl?MicrobiolBiotechnol,2014,?98?(9)?:?3841?–3858.；背景技術文獻2：Nisha,?Kumar?K,?Kumar?V.Prodigiosin?alkaloids:?recent?advancements?in?total?synthesis?and?theirbiological?potential.?Rsc?Adv,2015,?5?(15)?:?10899?–10920.）。現在科學研究對其誘導機制還沒有比較認可的闡述，與細胞生存繁衍有關的信號傳遞是目前誘導凋亡的機制的研究主要著力點，目前有研究表明靈菌紅素可以誘使與細胞存活密切相關的激酶增加磷酸基團，進而導致細胞執行凋亡的程序（）。在誘導結直腸癌細胞凋亡的過程中也有非常明顯的效用，具有作為新型抗癌藥用于腫瘤治療的潛力。在新型功能材料領域，由于靈菌紅素具有pH響應的變色特性，在材料科學領域，最近有報道證明了pH響應變色性能和生物降解性變色膜，在標示、包裝、基材等方面具有廣泛的應用前景（Amorim?LFA,?Gomes?AP,Gouveia?IC.?Design?and?Preparation?of?a?Biobased?Colorimetric?pH?Indicatorfrom?Cellulose?and?Pigments?of?Bacterial?Origin,?for?Potential?Application?asSmart?Food?Packaging.?Polymers?(Basel).?2022?Sep?15;14(18):3869.）；除此之外，最近也有報道顯示，靈菌紅素具有天然的抑菌性能，在高于最小抑菌濃度（MIC）的條件下，對大腸桿菌有明顯的的抑制作用，并未觀察到明顯的DNA損傷和細胞質膜解體（Danev?i??T,Bori??Vezjak?M,?Zorec?M,?Stopar?D.?Prodigiosin?-?A?Multifaceted?Escherichiacoli?Antimicrobial?Agent.?PLoS?One.?2016?Sep?9;11(9):e0162412.）。然而，野生型粘質沙雷氏菌的靈菌紅素產量較低，不具備大規模生產的能力。若要真正利用靈菌紅素，必須在高產菌株的選育上有所突破。有文獻報道稱，通過微波誘變技術對S.?marcescens?jx1進行了誘變處理，使該菌的靈菌紅素產量從3.1?g/L提高至6.5?g/L（Liu?XX,?Wang?YJ,?SunSQ,?et?al.?Mutant?breeding?of?Serratia?marcescens?strain?for?enhancingprodigiosin?production?and?application?to?textiles.?Prep?Biochem?Biotechnol,2013,?43?(3)?:?271-284.）。另一方面，現有靈菌紅素生產菌株普遍具有底物耐受性差的特點，在高濃度底物下的生物活性急劇降低，制約了其產率的進一步提高。