[发明专利]一种利用活性炭吸附分离耦合法生产侧孢短芽孢杆菌抗菌肽的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物发酵领域，具体地说，涉及一种利用活性炭吸附分离耦合法生产侧孢短芽孢杆菌抗菌肽的方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高和对食品安全的日益重视，消费者要求降低化学防腐剂的使用和抗生素的残留，因此开发安全、高效的生物防腐剂成为食品工业的重要发展方向，其中抗菌肽(Antimicrobial peptide，AMP)由于其化学本质为蛋白质，在人或动物体内无药物残留、无免疫原性、无毒性，在替代化学防腐剂和抗生素方面具有潜在的应用价值。

抗菌肽是一种广泛存在于生物体内的小分子多肽，第一个分离获得的抗菌肽来自于天蚕的蚕蛹，迄今为止，在多种动物、植物和微生物中已发现了600多种内源性的抗菌肽，但动物源和植物源抗菌肽来源有限，难以实现规模化生产，而微生物源抗菌肽具有发酵周期短、成本低、易于培养、易于实现工业化生产等优点，已成为抗菌肽研究的重要方向。国内外关于微生物抗菌肽的研究已有50多年的历史，研究最多的是乳酸菌来源的细菌素——Nisin，其已被批准可用于食品工业，但乳酸菌来源的Nisin大多具有抗菌谱窄、稳定性差等问题，因此，进一步开发新型非乳酸菌抗菌肽成为一项迫切且长期的任务。

芽孢杆菌属(Bacillus)由于其在食品工业中具有安全的应用历史，尤其是侧孢短芽孢杆菌，其产生的抗菌肽具有安全性高、抗菌谱广、稳定性好、无残留等优点，是非乳酸菌细菌素的一个重要来源，成为近年研究的热点，已被广泛应用于食品、饲料和作物病害防治领域。近年来对侧孢短芽孢杆菌抗菌肽的研究发现，在芽孢杆菌发酵产抗菌肽的过程中，当抗菌肽达到一定产量后不再增加，表现出一种产物抑制现象，不仅影响了自身菌体的生长，同时还抑制了抗菌肽的进一步合成。基于此，要提高抗菌肽的产量，单纯通过补加培养基的连续发酵工艺达不到生产目的，而应该考虑如何解除抗菌肽的这种抑制作用，从而从根本上解决限制抗菌肽实现高产量的瓶颈问题。

将微生物发酵与产物分离相耦合的技术在解决发酵过程中产物抑制方面效果显著，且操作方便，这种原位分离发酵技术可以选择性地从发酵液中连续地分离出对菌体有抑制性或不稳定的产物，既可以使发酵过程向产物合成的方向进行，还能降低产物在复杂环境下自然降解的作用。目前涉及的原位分离技术主要包括膜发酵法、电渗析法、溶剂萃取法以及吸附法。从工业化生产角度看，吸附法以其成本低、选择性高、交换容量大、操作简单、易于自动控制等优点，成为实现侧孢短芽孢杆菌抗菌肽高发酵产量的有效途径。

近年来，国内外研究者开始探索利用发酵吸附分离耦合法提高小分子肽的产量。吴兆亮等[徐浩,吴兆亮,殷昊,阎瑾.发酵吸附分离耦合生产乳酸链球菌素工艺.高分子材料科学与工程,2010,26(10):155-158]报道，在Nisin的发酵生产中加入阳离子交换树脂D113作为吸附剂进行吸附耦合发酵，到达发酵终点时，Nisin的效价由原来3350IU/mL提高到5189IU/mL，提高了54.9％；然而树脂成本高，且投入发酵液前需要进行活化处理，操作复杂。Pongtharangku等[Pongtharangku T,Demirci A.Online recovery of nisin during fermentation and its effect on nisin production in biofilm reactor.Applied Microbiology and Biotechnology,2007,74(3):555-562]利用微生物发酵与膜分离和吸附分离耦合法生产Nisin，该方法使Nisin效价提高近了4倍，效果显著，但是该生产工艺复杂，成本较高，且发酵液pH值影响大，不适宜工业化生产。因此，寻找成本低廉、操作简单的发酵工艺成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用廉价吸附分离耦合剂解除抗菌肽发酵过程中的产物抑制进而提高菌体密度和抗菌肽产量的方法。

为了实现本发明目的，本发明的一种利用侧孢短芽孢杆菌发酵生产抗菌肽的方法，在侧孢短芽孢杆菌(Brevibacillus laterosporu)发酵过程中，待抗菌肽产量不再增加时，向发酵液中直接添加活性炭，通过活性炭对发酵产物的吸附，解除产物抑制作用，从而提高菌体密度和抗菌肽产量。

在发酵过程中直接添加一种吸附分离耦合剂——活性炭，活性炭无需前期活化处理，无需制备吸附柱，发酵液无需调节pH值，即可解除产物抑制作用，提高发酵菌体的密度和抗菌肽的产量。