[发明专利]一株高产四甲基吡嗪的短小芽孢杆菌

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体地说涉及一株新分离的高产四甲基吡嗪的短小芽孢杆菌。 

背景技术

四甲基吡嗪(2，3，5，6-tetramethylpyrazine)是在1957年首先从Ligusticumwallichii中被分离出来的。四甲基吡嗪具有可可、咖啡、乳糖、洋酒、格蓬等香气，广泛用于食品、卷烟、酒类等香晶香料行业。四甲基吡嗪还是活血行气祛瘀中药川芎中起主要作用的一种活性生物碱。近些年来随着对其研究的深入，人们不断发现其在药学方面的宝贵价值，现已作为循环、中枢神经、呼吸及其它系统相关疾病的大宗用药，广泛应用于心脑血管疾病、呼吸系统疾病、肾小球疾病等的治疗。 

四甲基吡嗪的生产方法可分为生物合成法、直接从植物中提取法和化学合成法三种。 

利用生物工程技术，主要指微生物工程技术，包括菌种筛选诱变技术和发酵工程技术等等来生产四甲基吡嗪，目前尚未见国内研究报道，而国外研究则较多，主要集中在法、日、德、美等国。 

四甲基吡嗪可由多种糖发酵得到。生物合成法生产四甲基吡嗪的研究现状介绍如下。 

Kosuge等人最早证明了微生物能合成吡嗪类物质，他们发现枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)有产四甲基吡嗪的能力(1962)。现在人们知道一些细菌和真菌有合成不同烷基吡嗪的能力(Seitz，1994；Gallois，1984)。Yamaguchi等人曾经利用这些微生物来进行液体发酵，但结果发现发酵液中吡嗪浓度太低，未能达到工业化的要求(1993)。 

Itohiki-nato由于具有独特的吡嗪风味而成为最流行的发酵食品之一。它是日本人利用一种被称为纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)的微生物在大豆固体培养基上发酵而成。然而，由于固体发酵所使用的主要是一些经验性的方法，发酵的结果并不太如人意，所得到的香料化合物产量湿重不超过22微克/千克(Kosuge等，1971)。 

法国Besson等人在此领域做了大量工作，他们利用一株枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis IFO 3013)在大豆固体培养基上进行发酵实验，得到了0.58克/千克的产量(1998)。这是迄今为止所有文献报道的生物合成法生产四甲基吡嗪的最高产量，但仍尚需大量的工作才可能工业化生产。 

从植物中萃取四甲基吡嗪的方法因原料来源有限，且原料中四甲基吡嗪的含量太低，提取成本太高，无法实现工业化；化学合成法普遍存在较严峻的环保问题，反应条件一般较剧烈，对设备要求较高，且产品不是天然的；生物合成法具有产品绿色天然、成本低、反应条件温和、环境污染小等等突出优点，是将来四甲基吡嗪合成研究的方向，有极好的发展前景，但从自然界中筛选四甲基吡嗪产生菌是一项十分艰巨的工作，筛选到的野生菌 的产量又往往非常低，利用其它微生物技术的起点很低，所以目前国际上用生物合成法生产四甲基吡嗪的技术尚未成熟，未能进行产业化生产。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有生产四甲基吡嗪的技术难点，提供一株新分离的以葡萄糖为底物高产四甲基吡嗪的短小芽孢杆菌，可以用此菌株发酵生产四甲基吡嗪。 

本发明涉及的短小芽孢杆菌名为Bacillus pumilus RX3-17，已于2006年4月19日保藏于中国典型培养物保藏中心，其保藏编号为CCTCC M 206043。 

上述Bacillus pumilus RX3-17CCTCC M 206043菌株的生理生化特征如表1所示。 

表1Bacillus pumilus RX3-17CCTCC M 206043菌株的生理生化特征 

上述Bacillus pumilus RX3-17CCTCC M 206043菌株的16S rDNA序列与其它多株短 小芽孢杆菌的16S rDNA序列有99％的相似性。