[发明专利]一株产吡咯喹啉醌的生丝微菌及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一株产吡咯喹啉醌的生丝微菌及其应用，属于生物技术领域。

背景技术

吡咯喹啉醌(pyrroloquinoline quinone，PQQ)是一种红褐色的见光易分解、热稳定的水溶性邻位醌类化合物，是继NAD/NADP和FMN/FAD之后发现的第3种氧化还原酶(oxidordeuctase)的辅酶，参与呼吸链电子传递。PQQ的研究最早可追溯到1959年Hauge发现醋酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus)的葡萄糖脱氢酶活性不依赖于吡啶核苷酸和黄素核苷酸，而是依赖一种新的可分离的辅酶。1979年，Duine等采用电子自旋共振、核磁共振和质谱发现这种辅酶为邻位醌类化合物。随后，Salisbury(1979年)采用X射线晶体衍射技术阐明了该辅酶的化学结构，并正式命名为吡咯喹啉醌。

PQQ广泛存在于革兰氏阴性菌中，在人和动、植物体内也均有微量存在，具有促进机体生长、防护肝损伤、促进神经生长因子合成、调节机体自由基水平、提高细菌对毒性和辐射等极端条件的耐受性等功能，是一种独特的生理活性物质，在食品和医药保健领域具有重要的开发前景。PQQ的早期生产方法以化学合成法为主，但其合成步骤繁杂，产率低，副产物多，纯化成本高。微生物发酵法以无机培养基为主，成本低，产率较高且利于纯化，是PQQ的主要产业化方向。

迄今为止，能够产生PQQ的生物仅限于某些革兰氏阴性细菌，哺乳动物自身不能合成只能从外界摄入。不同细菌的PQQ合成量差距十分明显，有的细菌只生成微量的PQQ，以满足自身正常的生理代谢需求，如假单胞菌属(Pseudomonas)、微环菌属(Microcyclus)和枝动杆菌属(Mycoplana)等；有的细菌能产生过量PQQ，如交替单胞菌属(Alteromonas)、嗜甲基菌属(Methylophilus)和生丝微菌属(Hyphomicrobium)等，其中甲基营养型细菌的PQQ生物合成水平最高，且能分泌至细胞外。目前已报道的野生菌株，其PQQ产量较低，均在10mg/L以下。食甲基菌Methylovorus sp.MP688经过培养体系优化，在7.5L发酵罐上的PQQ产量可达2g/L，是目前已报道的产量最高的野生菌株。生丝微菌Hyphomicrobium denitrificans FJNU-6培养88h发酵液中PQQ产量达到121mg/L，而蛋白含量只有32mg/L(杨诗颖，陈佳，柯崇榕，黄建忠.吡咯喹啉醌产生菌的筛选及其培养基优化.药物生物技术，2014，21(5):429～432)。而PQQ的具体合成途径尚未彻底阐明，代谢调控机制不清，通过基因工程改造存在较大难度。Methylobacterium extorquens AM1经过基因改造后的产量也只有114mg/L，是已报道的产量最高的基因工程菌株。此外，PQQ作为辅酶易与培养液中的氨基酸发生不可逆的反应形成稳定的无活性恶唑类化合物，会造成产量急剧下降。因此，筛选胞外蛋白含量低且产量较高的菌株是微生物发酵生产PQQ进行工业化的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提高微生物发酵生产吡咯喹啉醌的产量和/或降低发酵液中的蛋白含量。

为了解决以上技术问题，本发明提供一株脱氮生丝微菌(Hyphomicrobium denitrificans)，其保藏编号为CGMCC No.10620。

为了解决以上技术问题，本发明还提供一种菌剂，该菌剂的活性成分为所述的脱氮生丝微菌；

所述菌剂为用于产生吡咯喹啉醌的菌剂。

为了解决以上技术问题，本发明还提供所述的脱氮生丝微菌或所述的菌剂在生产吡咯喹啉醌中的应用。

为了解决以上技术问题，本发明还提供一种生产吡咯喹啉醌的方法，包括将所述的脱氮生丝微菌进行发酵培养，得到吡咯喹啉醌。

上述方法中，所述发酵培养中使用的发酵培养基由溶质和溶剂组成，溶质为甲醇、无机氮源、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、硫酸镁、微量元素液、维生素辅液，溶剂为水；所述甲醇在所述发酵培养基中的浓度为10-15g/L、所述无机氮源在所述发酵培养基中的浓度为2-6g/L、所述磷酸二氢钾在所述发酵培养基中的浓度为1.2-3.5g/L、所述磷酸氢二钠在所述发酵培养基中的浓度为4-8g/L、所述硫酸镁在所述发酵培养基中的浓度为1-3g/L、所述微量元素液在所述发酵培养基中的浓度为1-5mL/L、所述维生素辅液在所述发酵培养基中的浓度为1-3mL/L，pH 6.8-7.0；