[发明专利]一株小白链霉菌及其在生产ε-聚赖氨酸中的应用

说明书

本发明公开了一株小白链霉菌及其在生产ε‑聚赖氨酸中的应用，属于微生物发酵工程领域。本发明提供的小白链霉菌(Streptomyces albulus)GS114能够在含有10μg/ml以上的链霉素、庆大霉素和利福霉素中的一种或几种的琼脂培养基上生长，显示出很强的抗生素抗性，并能够在pH2.5‑3.0的液体培养基中正常生长和大量合成ε‑PL，能够实现发酵200h后，发酵液中ε‑聚赖氨酸浓度为65.7g/L，发酵240h后ε‑聚赖氨酸产量达到80.0g/L以上。该菌株还具有良好的传代稳定性，是一株极具潜力的ε‑PL工业生产菌株。

技术领域

本发明涉及一株小白链霉菌及其在生产ε-聚赖氨酸中的应用，属于微生物发酵工程领域。

背景技术

ε-聚赖氨酸（简写ε-PL）是一种主要由小白链霉菌（Streptomyces albulus）经深层好氧发酵分泌获得的一种同型氨基酸聚合物，聚合度一般为25~35。作为生物防腐剂，ε-PL具有抑菌谱广、易溶于水、热稳定强、安全性高等特点，，被日本、韩国、美国、欧洲和中国等国家和地区批准应用于食品和化妆品等领域；而作为生物聚合物，ε-PL则被广泛用作生物可降解材料、药物载体、生物芯片外被、乳化剂、高吸收性水凝胶和抗癌增进剂等领域。由此可见，ε-PL是一种性能优良、用途广泛的新型工业生物技术产品，具有广阔的市场应用前景。然而，由于生产菌ε-PL合成能力弱，造成的发酵水平低、提取难度大和生产成本高一直是困扰ε-PL大规模应用的瓶颈。因此，选育ε-PL高产菌株，提高ε-PL发酵水平以降低其生产成本，对推动ε-PL产业发展具有重要价值和意义。

目前为止，岩田敏治等在中国申请的专利（名称：大量生产ε-聚-L-赖氨酸的菌株和生产方法，专利号：97182253.0）公开了一株对浓度10 mg/mL或更高浓度的S-2-氨基乙基-L-半胱氨酸（AEC）具有抗性的高产诱变菌B21021（FERM BP-5926），并从发酵液中分离和提取了ε-PL。1989年，日本Chisso公司利用小白色链霉菌实现了产业化生产，ε-PL产量达到48.3 g/L，为国际上报道的最高水平。

贾士儒等的专利（名称：一种诱变菌株白色链霉菌TUST2及利用该诱变菌株生产ε-聚赖氨酸及其盐的方法，专利号：200710057098.4）公开了一株经紫外诱变、化学诱变相与氮离子注入等诱变方法选育出的、对10 mg/mL或更高的AEC和ε-PL具有抗性的高产菌株TUST2，其ε-PL产量为20 g/L。

宋存江等申请的专利（名称：一株链霉菌及其应用，专利号：201210081685.8）中公开了一株生产ε-PL的链霉菌Streptomyces sp. NK-49（CCTCC No. 5932），以及利用该菌发酵生产ε-PL和产物分离纯化的方法，ε-PL的产量为0.8~2.4 g/L。

徐虹等申请的专利（名称：一种小白链霉菌及其在制备聚赖氨酸和聚二氨基丁酸中的应用）公开了一株小白链霉菌Streptomyces albulus PD-1（CCTCCM 2011043），采用该菌作为出发菌株进行发酵生产后，ε-PL产量达到30 g/L以上；在此基础上，通过在PD-1的基因组上过表达铵转运蛋白基因amtB构建了一株小白链霉菌基因工程菌Streptomyces albulus PD-4，提高了氮源利用效率，ε-PL的产量达到35.7 g/L。虽然工程菌的ε-PL合成效率有所提高，但由于基因工程仅提高了单一代谢通路、而不是多条代谢通路的强度，因此小白链霉菌ε-PL产量仍有提升空间。

目前虽然已报道了几株ε-PL高产菌，但就其ε-PL和葡萄糖转化率而言，据日本的报道还有一定的距离。因此，筛选具有更高产量的ε-PL生产菌株十分重要。常见的ε-PL高产菌株的选育的方法是筛选具有L-赖氨酸结构类似物抗性和产物ε-PL抗性的突变菌株，然而这些“筛子”筛选效果一般，价格也十分昂贵，不适合大规模的应用于育种工作。

发明内容