[发明专利]一株产γ-聚谷氨酸的解淀粉芽孢杆菌

说明书

技术领域

本发明涉及一株芽孢杆菌，尤其涉及一株可产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的解淀粉芽孢杆菌菌株，属于生物技术领域。

背景技术

聚γ-谷氨酸(Poly-γ-glutamic acid；γ-PGA)是由微生物产生的一种胞外氨基酸聚合物，由L-谷氨酸(L-Glu)和D-谷氨酸(D-Glu)单体通过γ-羧基与α-氨基缩合形成，通常是由500～5000个左右的谷氨酸单体组成，相对分子质量在100～1000kD之间。聚γ-谷氨酸分子中有大量的游离的亲水性羧基，可在分子内部或分子之间形成氢键，具有极高的水溶性和吸水保湿性，γ--PGA的最大自然吸水倍数可达到1100倍，对土壤水分的吸收倍数为30～80倍。γ-PGA的水浸液在土壤中具有较好的保水力和理想的释放效果，有明显的抗旱促苗效应，可广泛应用于干旱地区保水以及沙漠绿化。聚γ-谷氨酸无毒无害具有良好的生物相容性和可降解性，作为药物载体可提供药物缓释性、靶向性，提高药物水溶性，降低药物不良反应，提高药物疗效，γ-PGA还可降低药物的毒副作用，增强药物的稳定性。另外，γ-PGA还具有成膜性、成纤维性、可塑性、粘结性、絮凝性等许多独特的理化和生物学特性，并且不会对环境造成污染，是一种绿色、环保的生物大分子，在农业、药物工业、食品工业、化妆品工业及环保中具有广阔应用前景。

聚γ-谷氨酸目前可以通过化学合成法、酶转化法和微生物发酵法生产。化学合成法生产聚γ-谷氨酸过程复杂、难度大，收率低，工业应用价值不大，但对于了解γ-PGA的结构与功能的关系以及发展γ-PGA实际应用的修饰技术等具有一定的理论和应用价值。酶转化法是以谷氨酸为单体，采用谷氨酰转肽酶(GTP)一步酶促反应，催化谷氨酰基转移到受体上，当供体和受体为同一物质时则会发生自动转肽，避免了全合成途径中复杂的反馈调节作用，且基质组成简单，有利于产品的分离纯化。但谷氨酰转肽酶在微生物菌体中含量和活力都比较低，且分离纯化困难，制约了酶转化法的发展及应用。1942年Bovarnick等人首次发现芽孢杆菌属细菌能在培养基中积累γ-PGA，由此揭开了微生物发酵法生产γ-PGA的研究历史。同化学合成法及酶转化法相比，微生物发酵法生产γ-PGA具有生产过程容易控制、发酵产量稳定、提取率高、目标产物产量较高以及产物分子量适宜、环境友好等优点，已成为研究和生产γ-PGA的主要方法和途径。几十年来，利用微生物发酵法生产γ-PGA的研究一直是人们关注的热点，相关研究十分活跃，内容涉及菌种筛选、发酵培养基优化、发酵条件控制、γ-PGA的分离提纯、γ-PGA结构及性质的研究、γ-PGA的合成机制等多个方面。目前，日本已实现了γ-PGA批量生产。国内开展γ-PGA的研究比较晚，近几年来，一些院校科研单位开始对γ-PGA的产生菌的筛选、诱变育种、发酵条件的优化、生物合成途径和机制以及分批发酵生产等进行了研究，取得了一些阶段性研究成果。

由于石油资源的储量有限以及人类生存对环保、经济可持续发展的要求，生物高分子材料越来越受到人们的关注。虽然，目前国内文献中报道有关微生物发酵法进行γ-PGA研究的比较多，但研究内容重复，所取得的研究结果离工业化应用仍有相当的距离，存在缺乏优良的γ-PGA生产菌株、从发酵液中高效分离提取高纯度的γ-PGA配套研究和方法不足等棘手问题。

发明内容

本发明要解决问题是提供一株高产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的解淀粉芽孢杆菌菌株。

本发明所述高产γ-聚谷氨酸的芽孢杆菌，其特征在于：该菌株命名为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)SFPG-123，所述菌株已于2009年11月16日保藏在“中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心”，保藏号为CGMCC N0.3447；其中所产的高分子聚合物经分析鉴定为γ-聚谷氨酸。

上述解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)SFPG-123 CGMCC NO.3447的菌学特征是：

菌株CGMCC N0.3447在固体培养(分离培养基)平板上37℃培养24h观察，菌落呈圆形，突起，边缘整齐，闪光，无色或略带黄色，半透明到透明，直径3mm～7mm，表面光滑、粘稠，能拉丝。

菌株CGMCC N0.3447斜面培养12h观察，菌体呈短杆状，大小1.5μm×1.0μm，革兰氏染色呈阳性，可运动，电镜观察菌体外形成有明显的被膜(见图1)。