[发明专利]一株新型高产黑色素的菌株Streptomyces kathirae SC-1

说明书

技术领域

从土壤中筛选黑色素高产菌株，属于生物工程中发酵技术领域。

技术背景

随着有关人造黑色素的致癌、致病的报道不断增多，人们日益关注人造色素对人体造成的危害。人们对色素的生物安全性的关注度越来越高。天然的黑色素是非均质多酚类聚合体，以酪氨酸为底物，由酪氨酸酶催化后生成L-多巴、多巴铬等，而后经过一系列非酶催化的氧化反应最终生成黑色素。黑色素广泛存在于动植物和微生物中，与生物自我保护机制有关。有研究表明，天然的黑素色具有紫外吸收、抗氧化、清除自由基、螯合阳离子(例如有毒的重金属)、新型的药物载体、作为治疗某些与黑色素缺乏相关的神经系统疾病，例如着色性干皮病、帕金森氏症、老年性痴呆症、亨廷氏舞蹈病等，有报道指出，可溶性的黑色素在体外具有抗HIV的活性，为治疗艾滋病开辟了一个新途径。目前黑色素生产主要为动植物提取和采用化学法以酪氨酸为原料生产，这两种方法成本高、工艺繁琐，使黑色素因价格昂贵而限制其大规模的生产与应用。微生物所产的黑色素是由其体内的酪氨酸酶催化酪氨酸形成的多巴类黑色素，是氨基酸的衍生物，具有无毒、无害等特点，而且产黑色素的微生物种类繁多，生产工艺简单，易于操作，不受时间与地域的限制，因此用微生物来生产黑色素具有巨大的优势。

本实验室从土壤中筛选到一株新型高产黑色素的链霉菌，并且对其进行进行了菌株鉴定，确定其为Streptomyces kathirae SC-1，与国内外已报道产黑色素链霉菌16Sr RNA进行对比，发现其最高相似度仅为95.37％，说明Streptomyces kathirae SC-1是一株新型产黑色素链霉菌，目前该菌株保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：CCTCC M 2012432，对其培养基进行了响应面优化，培养条件进行了优化，确定了该菌株产黑色素的最佳培养基及培养条件，在三角瓶中该菌的黑色素产量可达13.7g/L，达到国内领先水平，并且初步研究了该菌所产黑色素的理化性质，为微生物法生产黑色素进行了有益的探索。

发明内容

本发明的目的在于提供一株新型高产黑色素的菌株Streptomyces kathirae SC-1，对其所产黑色素进行了理化性质的研究，并且通过响应面发确定了该菌发酵产黑色素的最适培养基，为该菌发酵产黑色素进行了有益的探索。微生物所产的黑色素是由其体内的酪氨酸酶催化酪氨酸生成，是氨基酸的衍生物，具有无毒、无害等特点，而且产黑色素的微生物种类繁多，生产工艺简单，易于操作，不受时间与地域的限制，因此用微生物来生产黑色素具有巨大的优势。

本发明的技术方案：

筛选方法：以土壤中筛选的菌株为出发菌株，通过分光光度法测定发酵液中黑色素的含量，筛选到一株能以酪氨酸为底物高产黑色素的菌株，通过16S rDNA鉴定，通过NCBI进行Blast对比，发现该菌株与Streptomyces kathirae相似度最高，故将其命名为Streptomyces kathirae SC-1，该菌株已保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为：2012432。而后对该菌株所产黑色素进行了光谱学鉴定，金属螯合研究。并且通过响应面发确定了该菌发酵产黑色素的最适培养基。

(1)目的菌株的筛选及鉴定

目的菌株的筛选：采用涂布平板法进行菌株的分离，将从自然界中采取的土样经无菌蒸馏水稀释后涂布于初筛培养基(葡萄糖1，蛋白胨10,NaCl 5,CaCl₂0.1,酪氨酸2，琼脂20，pH 6.0)，倒置于30℃培养，24h后开始观察，每日一次，第5天结束。然后分离，纯化可以将初筛培养基染黑的菌株(如附图所示)，通过复筛后找到黑色素生产迅速且产量高的菌株。

产黑色素菌株的鉴定：菌株生理生化鉴定按照《链霉菌鉴定手册进行》；菌株16S rDNA经测序后通过NCBI进行blast对比，最终确定该菌分类。

(2)黑色素的提取、光谱学鉴定及金属螯合研究