[发明专利]一种适于固体发酵生产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌诱变菌株及其培养方法

说明书

本发明提供了一种适于固体发酵生产低分子量γ‑聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌诱变株及其培养方法；所述枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)DG02保藏于广东省微生物菌种保藏中心，保藏编号为：GDMCC No.60626。菌株DG02适于固体发酵生产γ‑聚谷氨酸，发酵周期短，产量高，分子量在1.0~2.0×10⁵道尔顿。本发明具有工艺简单，生产效率高，生产成本低，生产的γ‑聚谷氨酸分子量较低易于化学修饰等特点。

技术领域

本发明属于发酵工程技术领域，具体涉及一种适于固体发酵生产γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌诱变菌株及其培养方法。

背景技术

γ-聚谷氨酸（poly-γ-glutamic acid，简称γ-聚谷氨酸）是由L-谷氨酸或D-谷氨酸通过γ-酰胺键聚合而成的均聚氨基酸。γ-聚谷氨酸在自然界或者人体内都能生物降解为无毒害的谷氨酸，是一种新型的绿色高分子材料。γ-聚谷氨酸具有增稠、乳化、凝胶、成膜、保温、缓释、助溶和黏结等功能，以及良好的吸水性、可降解性、水解性等众多特性，在化妆品、环境保护、食品、医药、农业、沙漠治理等产业均有很大的开发价值和应用前景。

目前，商业化的γ-聚谷氨酸产品主要通过微生物深层液体发酵制得。迄今所报道的γ-聚谷氨酸生产菌主要有：枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽孢杆菌(Bacillus Licheniformis)、耐高温芽孢杆菌(Bacillus thermotoLerant)、炭疽芽孢杆菌(Bacillus．anthracis)等。不同的行业领域对γ-聚谷氨酸的分子量都有不同的需求，食品级：10-70万道尔顿；化妆品级：70-110万道尔顿；药品级：120-200万道尔顿，水处理级：100万道尔顿以上；农业级：8万道尔顿以下。γ-聚谷氨酸还可以通过多种化学改性的手段制备用途更加多样的各类衍生物。但γ-聚谷氨酸分子量越大，其溶液的粘滞性也越大，难以被化学试剂修饰，限制了γ-聚谷氨酸的应用。工业生产中常用酸/碱水解法来获得低分子量的γ-聚谷氨酸，如中国专利CN108752625A公开的一种制备不同分子量聚谷氨酸的方法，其采用酸/碱水解法来获得低分子量的γ-聚谷氨酸。但这种方法工艺复杂且损失较大，甚至引起γ-聚谷氨酸不可逆变性。一般而言，由枯草芽孢杆菌产生的γ-聚谷氨酸的平均分子量在10⁵～8×10⁶道尔顿之间。微生物合成的γ-聚谷氨酸分子量大小与菌种的遗传属性有关，也与培养方法有关。中国专利CN107760733A公开了一种利用纳他霉素发酵酶解废液发酵生产聚谷氨酸的方法，其将纳他霉素生产过程中酶解离心后的废液添加少量碳源及谷氨酸钠，接入枯草芽孢杆菌发酵，发酵结束后，发酵液直接加入一定比例的磷酸盐进行喷雾，获得农业级聚谷氨酸，获得的聚谷氨酸分子量仅为20-30万道尔顿，更利于农业中的使用。

因此开发性能优良的特定菌种及其发酵工艺来生产特定分子量的γ-聚谷氨酸是一项有重要意义的工作。

关于γ-聚谷氨酸生产工艺的报道以液体发酵居多，然而液体发酵在大规模生产过程中存在诸多问题，如溶氧率以及泡沫过剩引起溢料和染菌等。特别是发酵中后期因为黏度增大，发酵液的溶氧、传热以及传质等迅速降低，严重影响发酵产物的产量。而固体发酵相比于液体发酵，在工艺设备以及发酵环境上要求都低很多。而且固体发酵过程中动力能耗少，成本低，聚谷氨酸的得率远高于液体发酵。固体发酵是提高γ-聚谷氨酸生产水平和降低生产成本的重要发展方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适于固体发酵生产低分子量γ-聚谷氨酸的枯草芽孢杆菌诱变株及其培养方法。