[发明专利]一株重金属耐受腈化物降解菌及其在生产有机酸中的应用

说明书

本发明属于生物技术领域，特别涉及一株重金属耐受腈化物降解和有机酸生产菌的应用。本发明提供了一种腈化物生物降解方法，获得了一株可生产扁桃酸、丙烯酸、烟酸的细菌。结合形态、生理生化特性以及16S rDNA测序分析,将其鉴定为亮杆菌(Leucobacter sp.)DLY11。该菌保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。在腈类化合物为唯一碳源的培养基中，该菌能够降解扁桃腈、丙烯腈、3‑氰基吡啶、己二腈和正戊腈。其丙烯酸的生产效率约为159mg‑381mg每小时每克干细胞，扁桃酸的生产效率可达453mg每小时每克干细胞。本发明对于相关环境污染治理领域、化工医药领域等，具有重大的应用前景。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一株重金属耐受腈化物降解菌及其在生产有机酸中的应用。

背景技术

腈类化合物是一种含有-CN(氰基)基团的高毒性有机化合物，对许多生物具有毒害作用，一般有强烈的刺激气味且降解难度大。如何有效处理此类物质以防止有毒有害排放、减小环境压力一直是产生含腈污水企业的困扰。化学方法处理腈类化合物一般需要极端环境，例如高温、强酸或强碱，在反应过程中还可能产生有毒和有害的副产物，对处理设备和处理工艺的高要求使其应用受到很大的限制。与化学法处理腈类化合物相比，微生物法具有反应温和、经济实用、能耗低、针对性强等优点。因此，获得能降解腈类化合物的菌种并对其加以应用，有利于稳定微生物法的处理效果，提高微生物对污水中有害物质的降解效率。腈化物降解转化菌在生产高附加值有机酸方面具有非常重要的应用价值。例如：利用扁桃腈生产的扁桃酸是合成氨基酸、青霉素、抗肿瘤类药物、辅酶A等药物的重要中间体；利用3-腈基吡啶生产的烟酸可以合成多种医药，如尼可刹米和烟酸肌醇酯等。

发明内容

本发明的目的在于针对生产实践中的实际问题和需求，提供一种腈化物降解菌。

本发明的另一目的是提供该菌在生产有机酸中的应用。

本发明提供的腈化物降解菌株是一株革兰氏染色反应阳性菌，已于2020年6月17日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址：中国，北京，北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所；邮编：100101)。分类命名为亮杆菌(Leucobacter sp.)DLY11。保藏编号为CGMCC No：1.16127。

腈化物降解菌主要生物学特性为：无鞭毛，棒状，无运动性，生长pH为4.0-7.0，生长温度为15-37℃，NaCl生长浓度范围为0-5％(w/v)，耐受重金属Cr⁶⁺(2g/L)和Ni²⁺(3g/L)。

腈化物降解菌菌落在TSA培养基(青岛海博生物，中国)表面呈现乳黄色，菌落表面光滑、颜色均一。

本发明提供了所述腈化物降解菌降解：扁桃腈、丙烯腈、3-氰基吡啶、己二腈和正戊腈的方法。

本发明还提供了一种所述腈化物降解菌生产有机酸的方法,包括如下步骤：

活化菌体：从TSA固体培养基表面挑取单菌落接种至活化培养基中，在恒温摇床(30℃，150rmp)振荡培养48h，收集菌体沉淀。

制备种子液：按10％接种量接种亮杆菌DLY11至含10mM丙烯腈(作为唯一氮源)的腈化物降解用基础培养基，振荡培养48h，收集菌体沉淀；

利用腈生产有机酸：取含20mM腈化物(丙烯腈、3-氰基吡啶、己二腈、正戊腈)的基础培养基，加入种子液，30℃、150rpm振荡培养，每次取样5mL；每次取样后在培养体系中加入20mM腈化物；生产扁桃酸的方法为：活化菌体后以3％的接种量接种至实施例2中的活化培养基，使用摇床震荡培养48h，收集菌体沉淀；分别加入菌悬液和腈化物降解基础培养基以及浓度为10mM、30mM、50mM的扁桃腈，即分别为1.33g/L、3.99g/L、6.65g/L；利用气相/液相色谱法和苯酚-次氯酸钠法检测扁桃酸、丙烯酸、烟酸等有机酸的产量和腈化物降解效果。