[发明专利]一株巨大芽孢杆菌Z2013513及其生产苯基乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物应用技术领域，涉及一株巨大芽孢杆菌Z2013513（Bacillus megaterium Z2013513）及其生产苯基乳酸的方法。

背景技术

β-苯基乳酸，又称3-苯基乳酸或2-羟基-3-苯基丙酸（Phenyllactic acid，简称PLA），相对分子质量为166，熔点121～125℃，无气味，对酸、热稳定，在121℃加热也不被破坏，存在于天然蜂蜜中。该有机酸是由多种微生物(尤其是乳酸菌)代谢苯丙氨酸产生的代谢产物，是赋予乳酸菌发酵产品抗真菌和长货架期的主要活性物质之一。PLA作为一种新型、安全、广谱的抑菌物质受到了广泛关注。这种由公认为安全的乳酸菌代谢产生的芳香族有机酸经研究表明其对人和动物细胞均无毒性。另外，与多数天然防腐剂相比，PLA具有更广的抑菌谱，特别是能够抑制真菌污染，而且其水溶性和热稳定性好，作用pH范围宽，这些优点利于其在食品工业的广泛应用。众多研究已经证实PLA具有广谱且高效的抗菌活力，并且可以替代抗生素用于家畜饲养。比如，已有的资料表明PLA可以有效抑制包括食源性致病细菌，如Listeria monocytogenes、Enterococcus faecalis、Staphylococcus aureus、Escherichia coli、Providencia stuartii、 Klebsiella oxytoca，酵母和霉菌，如Aspergillus ochraceus、 Penicillium roqueforti 、Penicillium citrinu等多种微生物的生长。

现有技术中生产3-苯基乳酸的方法主要有化学法和生物合成法。化学方法存在的问题是产物光学纯度不够高，技术复杂、污染环境严重、产品成本高以及产品质量难以控制等。由于β-苯基乳酸未来可能主要应用于食品和医药领域，在消费者崇尚天然、营养食品的今天，世界各国的研究者把研究的重点转移到了生物合成法方面；生物合成法即通过完整的微生物细胞的立体选择性生物催化来实现。因此筛选高立体选择性的优良微生物菌株是该方法的关键。早在1986年，Kamata等就用乳糖发酵短杆菌Brevibacterium Lactofermentum发酵生产了R-3-苯基乳酸，产量为1.94 g/L，并且申请了专利；1998年，DieμLeveux等从白地霉Geotrichum Candidum的培养液中也分离到了R-3-苯基乳酸，该菌株在TSBYE培养基中发酵产生R-3-苯基乳酸的量为0.6 g/L～1 g/L；2000年，Lavermicocca等发现从发酵面团中分离到的植物乳杆菌Lactobacillus plantarum 21B能分泌R-3-苯基乳酸，他们将植物乳杆菌接种在小麦粉水解液中，30℃培养发酵24 h，产生的R-3-苯基乳酸量为0.009 mol/L。2002年，Katrin 等从青贮草中也分离到了一株L.plantarum MiLAB 393，它产生的S型和R型3-苯基乳酸的比例为9:1；1996年，Hashimoto 等从土壤中筛选到了一株假单胞菌Pseudomonas sp. BC218，能将苯乙醛-氰醇转化为S-3-苯基乳酸。这一转化有较高的对映选择性，生成的S-3-苯基乳酸的e.e.值为75%，再经过优先结晶，e.e.值可达到99%。该菌株经诱变后，S-3-苯基乳酸的产量是出发菌株的12倍；Diversa公司用腈酶（EC 3.5.5.1）（Nitrilases）可以制备e.e.值为99%的S-3-苯基乳酸；近来，Thierry 等报导费氏杆菌（Propionibacteriun freudenreichii）在奶酪发酵过程中产生了3-苯基乳酸，这些3-苯基乳酸是由苯基丙酮酸在羟基还原酶作用下得到的。目前β-苯基乳酸已在Diversa公司进行了工业化生产。