[发明专利]一株联产壳聚糖酶和γ-聚谷氨酸的菌株及其应用

说明书

本发明涉及一株产壳聚糖酶和聚谷氨酸的菌株及其应用，属于生物技术领域，所述菌株为沙福芽孢杆菌LZ303，分离自烟台海域海底沉积物，分类命名为沙福芽孢杆菌，已于2017年12月21日保存于中国普通微生物菌种保藏管理中心保藏，保藏编号：CGMCC No.15111。本发明菌株具有壳聚糖酶和γ‑聚谷氨酸的双重合成能力，可以通过控制培养基和培养条件单独生产壳聚糖酶或γ‑聚谷氨酸，亦可联产壳聚糖酶和γ‑聚谷氨酸。且本发明菌株遗传稳定性好，培养基成分简单原料成本低，产生的壳聚糖酶酶活力高，可分泌于胞外，分离提取简单方便，底物特异性强，可直接用于转化生产壳寡糖，同时具有较高的γ‑聚谷氨酸产生能力，工业应用具有优势。

技术领域

本发明属于生物技术领域，特别涉及一株联产壳聚糖酶和γ-聚谷氨酸的菌株，以及利用该菌株制备壳聚糖酶和γ-聚谷氨酸的方法。

背景技术

低分子量的壳寡糖在生物医学、食品、化学工业方面有着广泛的应用，具有潜在的多种生物活性如抗菌性和诱导植物产生植物抗菌素，在体内还具有抗胆固醇合成，通过免疫刺激抗肿瘤等活性因而越来越受到人们的注意。壳聚糖酶(chitosanase)又称壳聚糖-N-乙酰-氨基葡糖苷水解酶，专一性水解壳聚糖中的β-1,4-糖苷键，是制备壳寡糖理想的酶制剂。除制备壳寡糖外壳聚糖酶还具有其他用途，如在农业上可作为生物防治剂以及在生物技术中可用于原生质分离、细胞化学定位和生产单细胞蛋白等。

壳聚糖酶在细菌、放线菌、真菌及病毒等微生物中均有存在，针对以上微生物产壳聚糖酶的应用研究较为广泛，主要集中在菌株筛选、培养条件优化及工程菌构建等多个方面，并取得了一定的成果。2012年王艳君等从福建潮间带泥样中筛选到1株青霉菌，通过优化培养条件壳聚糖酶活力达到18U/mL，同年Sinha等分离到1株链霉菌，利用壳聚糖无机盐培养基在32℃条件下培养3d，壳聚糖酶活力达到6U/mL。2015年阎贺静等研究了碳源对烟曲霉WHSW-01菌株诱导产生壳聚糖酶活力的影响，最终酶活力达到6.78U/mL，较优化前提高了83.24％。以上产酶菌株产酶量及酶活性普遍较低，难以规模化生产和广泛应用。因此继续筛选产酶量高的其他微生物来源的壳聚糖酶，得到具工业化潜在应用价值的新酶源，是充分发挥壳聚糖酶功能和壳寡糖工业化生产的关键。

γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是由D-/L-谷氨酸通过γ-酰胺键聚合而成的一种高分子阴离子多肽型聚合物。生物合成的γ-聚谷氨酸通常由500～5000个谷氨酸单体组成，分子量为10kD～10000kD，γ-聚谷氨酸主链上含有大量游离羧基,可发生交联、螯合、衍生化等反应，具有强水溶性、生物相容性、生物降解性等。1937年Ivanovics等最先在炭疽芽孢杆菌的夹膜中发现了γ-PGA，随后Bovamick等发现有些芽孢杆菌属细菌能在发酵培养基中蓄积PGA，此后利用微生物发酵生成γ-PGA的研究便活跃起来。得益于聚谷氨酸的超强吸水性和缓释性，可以增强土壤保水性，改良土壤结构，减少水的深层渗漏和土壤养分流失，提高水分利用率，从一定程度上缓解农田干旱缺水现状，对缺水地区的农业生产具有重要用途。

本发明筛选到的一株壳聚糖酶生产菌株，具有较高的产酶活力，同时发现在培养基中加入L-谷氨酸时，可同时产生γ-聚谷氨酸，目前尚未见有联产壳聚糖酶和聚谷氨酸的菌株报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供从海洋中分离得到的一株高效生产壳聚糖酶和γ-聚谷氨酸的菌株，并应用该菌株制备壳聚糖酶和γ-聚谷氨酸的方法。本发明所提供的产壳聚糖酶和γ-聚谷氨酸的菌株是从烟台海洋中采集样本分离得到，培养方法简单，生长速度快，不易变异，可以直接用于制备壳聚糖酶和γ-聚谷氨酸。

本发明的技术方案如下：

一株产壳聚糖酶和γ-聚谷氨酸的菌株LZ303，分离自烟台海域海底沉积物，保藏于中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏日期为2017年12月21日，分类命名为沙福芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)，保藏编号为：CGMCC No.15111,保藏地址:京市朝阳区北辰西路1号院3号。