[发明专利]γ-聚谷氨酸的发酵制备及菌株

说明书

技术领域

本发明属于微生物发酵领域，具体而言，本发明涉及利用微生物发酵生产γ-聚谷氨酸的方法，另外本发明还涉及用于该方法中的优选的菌株等。

背景技术

γ-聚谷氨酸(简称为γ-PGA或PGA)是谷氨酸单体以γ-位上的酰胺键聚合而形成的同质多肽。它具有水溶性，可生物降解，不含毒性，可广泛应用于食品工业、化妆品、保健、水处理、废水处理、卫生用品、医疗等领域，例如可以用作为增稠剂、冷冻保护剂、缓释剂、药物载体、生物粘合剂、保湿剂、生物可降解纤维、高吸水性树脂、生物絮凝剂和重金属离子吸收剂等。

γ-聚谷氨酸的主要制备方法有：化学合成法，提取法，酶转化法和微生物发酵法。由于前三种方法产量低，成本较高，污染大，目前主要利用微生物发酵法来制备γ-聚谷氨酸。

现有技术对利用微生物发酵生产γ-聚谷氨酸的关注点主要在于微生物生产菌种和菌株上，例如，中国专利申请第02151746号公开了枯草芽孢杆菌NX-2及利用其来制备γ-聚谷氨酸的方法；

中国专利申请第200410010509号公开了枯草芽孢杆菌zju-7及利用其来制备γ-聚谷氨酸的方法；

中国专利申请第200610155278号公开了利用枯草芽孢杆菌和谷氨酸棒杆菌混和制备γ-聚谷氨酸的方法；

中国专利申请第200710130248号公开了枯草芽孢杆菌CGMCCNo.2108及利用其来制备γ-聚谷氨酸的方法，最高产量可达34.1g/L；

中国专利申请第200810027184号公开了枯草芽孢杆菌PGA-7及利用其来制备γ-聚谷氨酸的方法，最高产量可达27.3g/L；

中国专利申请第200810150830号公开了枯草芽孢杆菌XN01及利用其来制备γ-聚谷氨酸的方法；

中国专利申请第201010271196号公开了枯草芽孢杆菌PGS-1及利用其来制备γ-聚谷氨酸的方法；

中国专利申请第201210018185号公开了利用枯草芽孢杆菌SY-ND和巨大芽孢杆菌SY-Z5混和制备γ-聚谷氨酸的方法，进而用于生产微生物絮凝剂；

中国专利申请第201210371764和201210371783号公开了枯草芽孢杆菌GXA-28及利用其来制备γ-聚谷氨酸的方法，产量可达20-30g/L；

中国专利申请第201210555304号公开了基因工程重组VHb基因的枯草芽孢杆菌FRD518及利用其来制备γ-聚谷氨酸的方法，最高产量可达65g/L。

本发明人发现，上述现有技术最为严重的一个缺陷是发酵时间都较长，要达到较高或最高产量，发酵时间需要长达48-96小时，非常不利于工业化生产。而本发明人没有受到上述现有技术关注方向的限制，令人意外地发现，正己烷、吐温-80和/或甜菜碱的加入，能够提升γ-聚谷氨酸的产量，尤其是提高短期发酵的产量，增幅最高可达20％以上；另外，根据本发明人筛选得到的枯草芽孢杆菌HBY-PBS-ZY55的使用以及针对其的补料发酵的优化，在不超过36小时(甚至28小时)的短期内的γ-聚谷氨酸产量可稳定达到36g/L以上。其中，枯草芽孢杆菌HBY-PBS-ZY55是没有转化过VHb基因的非基因工程菌，因此还有进一步基因改造提升产量的前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供新的γ-聚谷氨酸发酵方面的方法、应用和菌株等，尤其能够使其在短期内通过发酵培养即取得高产。

具体而言，在第一方面，本发明提供了γ-聚谷氨酸的发酵方法，其包括：

(1)将产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌(如，HBY-PBS-ZY55)接种入添加了正己烷、吐温-80和/或甜菜碱的发酵培养基中进行发酵培养；

(2)任选在步骤(1)的发酵培养期间进一步添加正己烷；

(3)收集发酵培养物中的γ-聚谷氨酸。

相应地，在第二方面，本发明也提供了提高γ-聚谷氨酸发酵产量的方法，其包括：

(1)将产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌(如，HBY-PBS-ZY55)接种入添加了正己烷、吐温-80和/或甜菜碱的发酵培养基中进行发酵培养；

(2)任选在步骤(1)的发酵培养期间进一步添加正己烷；

(3)收集发酵培养物中的γ-聚谷氨酸。

本发明第二方面的方法能比相应的不添加正己烷、吐温-80和/或甜菜碱的方法获得更多γ-聚谷氨酸，在本发明的具体实施方式中，γ-聚谷氨酸发酵产量可提高20％以上。