[发明专利]利用甲烷氧化细菌生产甲烷氧化菌素的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种快速、高密度的培养甲烷氧化细菌生产甲烷氧化 菌素的方法。

背景技术：

甲烷氧化细菌是自然界中一类能够以甲烷为唯一碳源和能源进行 生长的特殊的微生物。甲烷氧化细菌的典型特征是含有甲烷单加氧酶。甲烷氧化 细菌首先通过甲烷单加氧酶催化将甲烷氧化为甲醇，生成的甲醇可进一步氧化为 甲醛，甲醛再转化为细胞生物物质或深度氧化为甲酸，最后经过甲酸脱氢酶催化 的反应生成二氧化碳，甲烷氧化细菌在此过程中获得生长所需的碳骨架和能量。

铜在甲烷氧化细菌中扮演着重要的生物学角色。甲烷氧化细菌的生长和甲烷 单加氧酶的合成都受到铜的调节，同时铜还参与了甲烷单加氧酶活性中心和内膜 系统的构建。甲烷氧化细菌能够分泌对铜具有强亲和力的甲烷氧化菌素捕捉周围 环境中的铜，与铜结合的甲烷氧化菌素会被甲烷氧化细菌识别而重新回到细胞中 从而起到富集铜的作用。

由于甲烷氧化菌素与铜结合后具有较强的超氧化物歧化酶活性，分子量小， 结构稳定，是非常有潜力的天然食品抗氧化剂资源。

利用甲烷为碳源在低铜条件下发酵培养甲烷氧化细菌，使其向发酵介质中分 泌甲烷氧化菌素是获得甲烷氧化菌素的主要途径。

然而，一般情况下，由于甲烷在水溶液中的溶解度低，碳源不足导致甲烷氧 化细菌生长速度慢，发酵液中细胞密度低，细胞分泌到发酵液中的甲烷氧化菌素 的浓度也低。甲烷氧化的中间产物甲醇也可以作为甲烷氧化细菌的碳源和能源， 但甲烷氧化细菌对甲醇的耐受性差，直接添加体积百分含量为0.01％(v/v)的 液态甲醇就会导致甲烷氧化细菌迅速失活而无法生长。这些已成为限制甲烷氧化 菌素实际应用的瓶颈问题。

因此，对甲烷氧化细菌进行快速、高密度培养来获得甲烷氧化菌素具有着重 要的实用意义。

发明内容：

本发明目的是提供一种工艺较为简单、成本低廉、快速、高密度 的利用甲烷氧化细菌生产甲烷氧化菌素的方法。本发明目的是这样实现的：是在 常规培养甲烷氧化细菌的液体培养基中添加甲醇，在发酵液中获得甲烷氧化菌 素。甲醇在液体培养基中的体积百分含量为0.01-1％。所使用的甲烷氧化细菌是 以甲醇蒸汽作为碳源首先对甲烷氧化细菌进行驯化培养，然后逐渐增加培养基液 态甲醇浓度使其适应而得到的能耐受1％浓度甲醇的甲烷氧化细菌。在甲醇的体 积百分含量为0.01-1％的液体培养基中培养甲烷氧化细菌过程中，采用抽真空法 置换入甲烷-氧气混合气，对其进行甲烷-甲醇共培养，其中，甲烷和氧气的体积 比范围为1∶1-1∶10。5、一种利用甲烷氧化细菌生产甲烷氧化菌素的方法，其特 征在于：权利要求1或权利要求2或权利要求3或权利要求4任一项所述方法培 养得到的甲烷氧化细菌生产甲烷氧化菌素的方法。为解决上述技术问题，本发明 采取以下技术方案：一种快速、高密度的培养甲烷氧化细菌生产甲烷氧化菌素的 方法，包括以下2个方面：

1、以甲醇蒸汽作为碳源首先对甲烷氧化细菌进行驯化培养，然后逐渐增加 液态甲醇浓度使其适应，得到能耐受体积百分浓度为1％甲醇的甲烷氧化细菌。

2、在常规培养甲烷氧化细菌的液体培养基中添加甲醇，其它培养条件与常 规培养方法相同。

用上述方法对甲烷氧化细菌进行培养时，只需将甲醇直接加入常规培养甲烷 氧化细菌的液体培养基中即可，其在培养基中的体积百分含量优选为0.01-1％。 此外，在上述的含甲醇液体培养基培养甲烷氧化细菌过程中，还要向所述液体培 养基中采用抽真空法置换入甲烷-氧气混合气，对其进行甲烷-甲醇共培养，待发 酵液变黄后，可在发酵液中得到甲烷氧化菌素。

本发明公开了一种快速、高密度培养甲烷氧化细菌生产甲烷氧化菌素的方 法。该方法是在采用甲醇蒸汽对甲烷氧化细菌进行驯化使甲烷氧化细菌能耐受 1％浓度甲醇的的基础上，在培养基中添加甲醇。在用本发明的方法对甲烷氧化细 菌进行培养时，甲醇在水中的高溶解度解决了碳源供应不足无法满足细胞的大量 生长需要的问题。与常规培养方法相比，本发明的方法可以极大程度地提高甲烷 氧化细菌的生长细胞密度，且培养方法简单，发酵液中甲烷氧化菌素含量高，其 有较高的工业化应用可行性。基于上述优点，本发明将在甲烷氧化菌素的工业应 用中发挥巨大作用，应用前景广阔。

下面结合具体实施例对木发明作进一步详细说明。

具体实施方式：