CN106591190A - 一种芽孢杆菌及其在制备γ‑聚谷氨酸中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微生物领域,涉及一种芽孢杆菌及其在制备γ‑聚谷氨酸中的应用,尤其涉及一种高产γ‑聚谷氨酸菌株—芽孢杆菌DLF‑15161(Bacillus sp.DLF‑15161),以及该菌株在微生物发酵制备γ‑聚谷氨酸中的应用。本发明的γ‑聚谷氨酸产生菌合成的产物γ‑聚谷氨酸产量高,在适宜的发酵条件下发酵48h,产物γ‑聚谷氨酸的最高产量可达120g/L以上,具有很好的工业化应用前景。

Description

一种芽孢杆菌及其在制备γ-聚谷氨酸中的应用
技术领域
本发明属于微生物领域,涉及一种菌株及其在制备γ-聚谷氨酸中的应用,尤其涉及一种高产γ-聚谷氨酸菌株—芽孢杆菌DLF-15161(Bacillus sp.DLF-15161),以及该菌株在微生物发酵制备γ-聚谷氨酸中的应用。
背景技术
γ-聚谷氨酸(γ-Poly-glutamic acid;γ-PGA)是微生物产生的一种胞外氨基酸聚合物,它是由D-谷氨酸和L-谷氨酸通过γ-谷氨酰键聚合而成(Ⅰ),相对分子量一般在10万-1000万。γ-PGA是一种水溶性的新型生物高分子材料,具有生物可降解性,可食用且对人体和环境无毒害,可作为生物絮凝剂、增稠剂、加湿剂、药物载体、药物缓释剂、生物可降解纤维、高吸水性树脂、重金属吸收剂以及食品添加剂等广泛应用于污水处理、食品工业、药物工业及化妆品工业中,是一种应用前景广阔的新型生物制品。微生物合成的γ-聚谷氨酸由于其多方面的优良性能和环保上的巨大优势,近年来成为研究的热点。
聚谷氨酸的生产方法有化学合成法、直接提取法和微生物发酵法。同化学合成法及直接提取法相比,微生物发酵法生产聚谷氨酸具有生产过程容易控制、发酵产量稳定、提取率高、便于大规模生产等显著优点。近年来,国内外众多学者对发酵法生产γ-PGA进行了研究,也取得了一定的进展,包括产γ-PGA微生物的筛选、诱变选育、发酵条件优化以及构建基于工程菌等方面。Kubota筛选获得了菌株Bacillus subtilis F-201,在最适条件下发酵可得到γ-PGA的产量约50g/L,该技术已经在Meiji Seika Kaisha实现了工业化生产[Kubota H.Production of poly(γ-glutamic acid)by Bacillus subtilis F-201.Bioscience,Biotechnology,and Biochemistry,1993,57:1212-1213.]。Ogawa等对Bacillus subtilis MR141进行了发酵条件的优化,最终γ-PGA的产量达到35g/L[OgawaY,Yamaguchi F,Yuasa K,et al.Efficient production ofγ-poly glutamic acid byBacillus subtilis(natto)in jar fermenters.Bioscience,Biotechnology,andBiochemistry,1997,61:1684-1687.]。苏移山等构建了一株高产γ-PGA的基因工程菌,发酵72h,重组菌株产γ-PGA的产量达到45g/L,是原始菌株的1.8倍[苏移山,朱希强,张晓员,等.一株高产聚谷氨酸工程菌株的构建方法.中国专利,申请号200910157763.6]。李海军等构建了一株基因工程菌枯草芽孢杆菌FRD518,其染色体上整合了透明颤菌的血红蛋白基因,在发酵过程中,通过流加补料,使γ-PGA产量可达65g/L[李海军,苏移山,朱希强,等.一株产γ-聚谷氨酸基因工程菌及其高产γ-聚谷氨酸方法.中国专利,申请号201210555304.5]。乔长晟等以Bacillus licheniformis NXTK0007为出发菌株利用复合诱变技术筛选获得一株高产γ-PGA菌株,在优化条件下发酵72h,γ-PGA的产量为17.5g/L[乔长晟,陈笑,徐勇虎,等.一株大量产生γ-聚谷氨酸的诱变菌株地衣芽胞杆菌TKPG091.中国专利,申请号201310759908.8]。周骅等以枯草芽孢杆菌HBY-PBS-ZY55为菌株,在培养基中添加正己烷、吐温-80或/和甜菜碱,发现可以提高γ-PGA的产量,发酵36h,γ-PGA产量可达36g/L[周骅,徐佳,陈维,等.γ-聚谷氨酸的发酵制备方法及产γ-聚谷氨酸的菌株.中国专利,申请号201410664277.4]。综上所述,现已报道的发酵法生产γ-PGA文献或专利中,普遍存在产物发酵产量较低的问题,即便是采用基因工程技术构建的重组菌,γ-PGA的产量也仅达到65g/L,不利于γ-PGA大规模工业化生产及对其的广泛应用。
发明内容
本发明目的是提供一种高产γ-聚谷氨酸的菌株——芽孢杆菌DLF-15161(Bacillus sp.DLF-15161),以及该菌株在微生物发酵制备γ-PGA中的应用,该菌株稳定性好,产量高。
本发明采用的技术方案是:
芽孢杆菌DLF-15161(Bacillus sp.DLF-15161),保藏于中国典型培养物保藏中心,地址:中国,武汉,武汉大学,邮编430072,保藏日期2016年11月24日,保藏编号CCTCCNO:M 2016674。
本发明所述芽孢杆菌Bacillus sp.DLF-15161的鉴定:
(1)菌落形态特征和生理生化特征:
菌落形态特征:37℃条件下培养1-3d,菌株在固体培养基上的生长形态有多样性,当培养基潮湿时,菌落湿润、不透明,表面光滑呈“木耳状”,中心有高粘液滴;当培养基干燥时,菌落粗糙皱褶,边缘不规则。
生理生化特征:革兰氏阳性,利用梅里埃VITEK2自动微生物鉴定系统对菌株进行了生理生化检测表明菌株DLF-15161为芽孢杆菌属(Bacillus)。
(2)菌株16S rDNA序列测定和分析:
以提取到的细胞总DNA为模版,利用通用引物P1和P2扩增菌株的16S rDNA并测序,该片段实际长度为1421bp,与GenBank相关数据进行相似性分析发现,该菌与解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens(KC708068.1)同源性最高(99%),因此根据分子生物学鉴定结合生理生化鉴定,可确定该菌株为芽孢杆菌属(Bacillus)。序列如SEQ ID NO.1所示。
本发明所述的芽孢杆菌Bacillus sp.DLF-15161制备γ-聚谷氨酸的方法:
(1)活化培养:将甘油管冷冻保存的DLF-15161菌株经梯度稀释后接种到活化平板培养基上,30~40℃下培养24~48小时,获得单菌落;
(2)种子培养:将步骤(1)得到的单菌落,挑取一环接种于种子培养基中,30~40℃下恒温振荡培养至菌株的对数生长期,得到种子液;
(3)发酵培养:将步骤(2)得到的种子液,按照体积1~5%的接种量接种到发酵培养基中,30~40℃培养24~72h,得到含有γ-聚谷氨酸的发酵液。
(4)γ-聚谷氨酸的提取:发酵液经12000~14000rmp离心15~30min,取上清液,加入2~4倍体积的无水乙醇,低温8-12h,离心收集沉淀,加少许去离子水冲洗后溶解,离心去除不溶物,再次醇沉得到的沉淀物透析除盐,最后经真空冷冻干燥得到白色粉末状产物,即γ-聚谷氨酸。
其中,活化培养基、种子培养基或发酵培养基中,碳源为葡萄糖、果糖、蔗糖、甘油、糖蜜、可溶性淀粉、柠檬酸三铵中的任意一种或几种任意比例的组合;优选葡萄糖、可溶性淀粉、蔗糖和柠檬酸三铵中的任意一种或几种任意比例的组合。氮源为有机氮源,如牛肉膏、胰蛋白胨、酵母膏、酵母粉、黄豆饼粉、玉米浆,或无机氮源如NaNO3、NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4NO3、柠檬酸三铵,上述氮源可以单独使用或复配使用;优选酵母膏、胰蛋白胨、酵母粉、柠檬酸三铵中的任意一种或几种任意比例的组合。谷氨酸钠为味精、谷氨酸钠化合物中的一种或几种任意比例的组合,谷氨酸为谷氨酸化合物或谷氨酸结晶母液中的一种或几种任意比例的组合。无机盐为柠檬酸钠、K2HPO4、MgSO4、CaCl2、MnSO4、FeCl3中的任意一种或几种任意比例的组合。
其中,活化平板培养基包含如下浓度的组分:碳源10~50g/L,氮源10~50g/L,谷氨酸钠或谷氨酸10~50g/L,无机盐1~50g/L,琼脂15~20g/L,溶剂为水,pH6.0~7.5;优选的方式活化平板培养基包含如下浓度的组分:甘油10~20g/L,酵母膏3~8g/L,谷氨酸钠或谷氨酸15~25g/L,柠檬酸钠12~18g/L,NH4Cl 4~10g/L,K2HPO4 0.2~1.0g/L,MgSO4 0.2~1.0g/L,CaCl2 0.1~0.2g/L,MnSO4 0.05~0.2g/L,FeCl3 0.02~0.06g/L,琼脂15~20g/L,溶剂为水,pH 6.0~7.5。
其中,种子培养基包含如下浓度的组分:碳源10~50g/L,氮源10~50g/L,谷氨酸钠或谷氨酸10~50g/L,无机盐1~50g/L,溶剂为水,pH 6.0~7.5;优选的方式种子培养基包含如下浓度的组分:甘油10~20g/L,酵母膏3~8g/L,谷氨酸钠或谷氨酸15~25g/L,柠檬酸钠12~18g/L,NH4Cl 4~10g/L,K2HPO4 0.2~1.0g/L,MgSO4 0.2~1.0g/L,CaCl2 0.1~0.2g/L,MnSO4 0.05~0.2g/L,FeCl3 0.02~0.06g/L,溶剂为水,pH 6.0~7.5。
其中,发酵培养基包含如下浓度的组分:碳源10~100g/L,氮源10~100g/L,谷氨酸钠或谷氨酸10~150g/L,无机盐1~50g/L,溶剂为水,pH 6.0~7.5;优选的方式发酵培养基包含如下浓度的组分:葡萄糖20~80g/L,胰蛋白胨20~60g/L,柠檬酸三铵20~80g/L,谷氨酸钠40~120g/L,柠檬酸钠8~15g/L,NH4Cl 3~8g/L,K2HPO4 0.2~1.0g/L,MgSO4 0.2~1.0g/L,CaCl2 0.1~0.2g/L,MnSO4 0.02~0.2g/L,溶剂为水,pH 6.0~7.5。
本发明的有益效果是:提供了一种能够高产γ-聚谷氨酸的菌株——芽孢杆菌DLF-15161(Bacillus sp.DLF-15161),在适宜的发酵条件下发酵48h,产物γ-PGA的最高产量可达120g/L以上,具有很好的工业化应用前景,而目前从国内外的文献及专利报道中,尚未见γ-PGA发酵产量达到100g/L以上的报道。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此:
实施例1:菌株的筛选
富集培养基:柠檬酸钠12g/L,谷氨酸钠20g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO4 0.5g/L,MgSO40.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.104g/L,FeCl3 0.04g/L,酵母膏5g/L,葡萄糖20g/L,溶剂为水,pH 6.5~7.5。
平板筛选培养基:甘油15g/L,柠檬酸钠16g/L,谷氨酸钠20g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO40.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.104g/L,FeCl3 0.04g/L,酵母膏5g/L,琼脂15g/L,溶剂为水,pH 6.5~7.5。
发酵培养基:柠檬酸钠12g/L,谷氨酸钠80g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO4 0.5g/L,MgSO40.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.104g/L,葡萄糖40g/L,胰蛋白胨40g/L,溶剂为水,pH 6.5~7.5。
将来自于辽宁、山东等地百余份土壤样品及二十余份传统发酵食品、水果样品各1g加入到29mL无菌水水中,充分振荡混匀后静置。取上清1mL,加入到35mL富集培养基中,37℃、160rpm下富集培养48h。经过二次富集培养后,培养液稀释涂布到平板筛选培养基上,置于恒温培养箱37℃下培养1~3d,挑取粘稠、有明显拉丝的单菌落转接到发酵培养基中,37℃,180rmp的摇床上进行发酵培养72h。离心去除菌体得到上清液,对产物进行提取纯化及定量分析,最终从中选出一种产量最高的菌株,编号为DLF-15161,做后续的菌种鉴定及应用。
实施例2:菌株DLF-15161的鉴定
(1)菌落形态特征和生理生化鉴定:
菌落形态特征:37℃条件下培养1-3d,菌株在固体培养基上的生长形态有多样性,当培养基潮湿时,菌落湿润、不透明,表面光滑呈“木耳状”,中心有高粘液滴;当培养基干燥时,菌落粗糙皱褶,边缘不规则。
生理生化鉴定:革兰氏阳性,利用梅里埃VITEK2自动微生物鉴定系统对菌株进行了生理生化检测表明菌株DLF-15161为芽孢杆菌属(Bacillus),具体特征见表1。
表1:菌株DLF-15161的生理生化鉴定结果
Notes:+,positive;-,negative;
(2)菌株16S rDNA序列测定和分析:
以提取到的细胞总DNA为模版,利用通用引物P1和P2扩增菌株的16S rDNA并测序,该片段实际长度为1421bp,与GenBank相关数据进行相似性分析发现,该菌与解淀粉芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens(KC708068.1)同源性最高(99%),因此根据分子生物学鉴定结合生理生化鉴定,可确定该菌株为芽孢杆菌属(Bacillus)。
经过上述鉴定,将本发明“DLF-15161”菌株命名为芽孢杆菌DLF-15161(Bacillussp.DLF-15161),并将其保藏于中国典型培养物保藏中心,保藏编号CCTCC NO:M 2016674。
实施例3:菌株Bacillus sp.DLF-15161的发酵培养
(1)活化培养:将甘油管冷冻保存的Bacillus sp.DLF-15161菌株经梯度稀释后接种到活化平板培养基上,37℃下培养48h,获得单菌落。活化培养基配方如下:甘油15g/L,酵母膏5g/L,谷氨酸钠20g/L,柠檬酸钠16g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO4 0.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.104g/L,FeCl3 0.04g/L,琼脂15g/L,溶剂为水,pH 7.0。
(2)种子培养:将步骤(1)得到的单菌落,挑取一环接种于种子培养基中,37℃下恒温振荡培养24h,得到种子液。种子培养基配方如下:甘油15g/L,酵母膏5g/L,谷氨酸钠20g/L,柠檬酸钠16g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO4 0.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO40.104g/L,FeCl3 0.04g/L,溶剂为水,pH 7.0。
(3)发酵培养:将步骤(2)得到的种子液,按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数160rpm条件下培养72小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵培养基配方如下:葡萄糖40g/L,酵母膏40g/L,谷氨酸钠80g/L,柠檬酸钠12g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO4 0.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.104g/L,溶剂为水,pH 7.0。
(4)产物γ-PGA产量的测定:发酵液经13000rpm离心20min,取上清液1mL,加入3mL蒸馏水和6mL 6M HCl,置于110℃油浴锅中高温酸水解48h,分别用SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,二者差值即为发酵产γ-PGA的产量。经检测,该条件下,γ-PGA的产量为34g/L。
实施例4:菌株Bacillus sp.DLF-15161的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数180rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液1mL,加入3mL蒸馏水和6mL 6MHCl,置于110℃油浴锅中高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为55g/L。发酵培养基配方如下:葡萄糖40g/L,胰蛋白胨40g/L,谷氨酸钠80g/L,柠檬酸钠12g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO4 0.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl20.15g/L,MnSO4 0.104g/L,溶剂为水,pH 7.0。
实施例5:菌株Bacillus sp.DLF-15161的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数180rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液经高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为68g/L。发酵培养基配方如下:蔗糖40g/L,胰蛋白胨40g/L,谷氨酸钠80g/L,柠檬酸钠12g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO4 0.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.104g/L,溶剂为水,pH 7.0。
实施例6:菌株Bacillus sp.DLF-15161的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数180rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液经高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为86g/L。发酵培养基配方如下:可溶性淀粉40g/L,胰蛋白胨40g/L,谷氨酸钠80g/L,柠檬酸钠12g/L,NH4Cl7g/L,K2HPO40.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.104g/L,溶剂为水,pH 7.0。
实施例7:菌株Bacillus sp.DLF-15161的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数180rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液经高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为100g/L。发酵培养基配方如下:柠檬酸三铵40g/L,胰蛋白胨40g/L,谷氨酸钠80g/L,柠檬酸钠12g/L,NH4Cl7g/L,K2HPO40.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.104g/L,溶剂为水,pH 7.0。
实施例8:菌株Bacillus sp.DLF-15161的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数180rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液经高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为112g/L。发酵培养基配方如下:柠檬酸三铵50g/L,胰蛋白胨40g/L,谷氨酸钠80g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO40.5g/L,MgSO40.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.1g/L,溶剂为水,pH 7.0。
实施例9:菌株Bacillus sp.DLF-15161的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数200rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液经高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为120g/L。发酵培养基配方如下:柠檬酸三铵50g/L,胰蛋白胨40g/L,谷氨酸钠80g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO40.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.1g/L,溶剂为水,pH 7.0。
实施例10:菌株Bacillus sp.DLF-1516的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数180rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液经高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为40g/L。发酵培养基配方如下:柠檬酸三铵10g/L,胰蛋白胨40g/L,谷氨酸钠80g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO4 0.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.1g/L,溶剂为水,pH 7.0。
实施例11:菌株Bacillus sp.DLF-1516的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数180rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液经高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为72g/L。发酵培养基配方如下:柠檬酸三铵70g/L,胰蛋白胨40g/L,谷氨酸钠80g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO4 0.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.1g/L,溶剂为水,pH 7.0。
实施例12:菌株Bacillus sp.DLF-1516的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数180rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液经高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为67g/L。发酵培养基配方如下:柠檬酸三铵50g/L,胰蛋白胨10g/L,谷氨酸钠80g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO4 0.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.1g/L,溶剂为水,pH 7.0。
实施例13:菌株Bacillus sp.DLF-1516的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数180rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液经高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为102g/L。发酵培养基配方如下:柠檬酸三铵50g/L,胰蛋白胨70g/L,谷氨酸钠80g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO40.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl2 0.15g/L,MnSO4 0.1g/L,溶剂为水,pH 7.0。
实施例14:菌株Bacillus sp.DLF-1516的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数180rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液经高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为29g/L。发酵培养基配方如下:柠檬酸三铵50g/L,胰蛋白胨40g/L,谷氨酸钠40g/L,NH4Cl 3g/L,K2HPO40.25g/L,MgSO4 0.25g/L,CaCl2 0.1g/L,MnSO4 0.05g/L,溶剂为水,pH 6.5。
实施例15:菌株Bacillus sp.DLF-1516的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数180rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液经高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为108g/L。发酵培养基配方如下:柠檬酸三铵50g/L,胰蛋白胨40g/L,谷氨酸钠120g/L,NH4Cl 8g/L,K2HPO41g/L,MgSO4 1g/L,CaCl2 0.2g/L,MnSO4 0.2g/L,溶剂为水,pH 7.5。
实施例16:菌株Bacillus sp.DLF-15161的发酵培养
将按实施例3步骤(1)和(2)培养好的种子液按照体积2%的接种量接种到装有35mL发酵培养基的250mL的三角瓶中,37℃、摇床转数180rpm条件下培养48小时,得到含有γ-PGA的发酵液。发酵液经13000rpm离心20min,取上清液1mL,加入3mL蒸馏水和6mL 6MHCl,置于110℃油浴锅中高温酸水解48h,根据SBA生物传感分析仪测定水解前后发酵液中谷氨酸单体的浓度,测得γ-PGA产量为65g/L。发酵培养基配方如下:葡萄糖80g/L,胰蛋白胨40g/L,谷氨酸钠80g/L,柠檬酸钠12g/L,NH4Cl 7g/L,K2HPO4 0.5g/L,MgSO4 0.5g/L,CaCl20.15g/L,MnSO4 0.104g/L,溶剂为水,pH 7.0。
SEQUENCE LISTING
<110> 大连理工大学
<120> 一种芽孢杆菌及其在制备γ-聚谷氨酸中的应用
<211> 1421
<212> DNA
<213> 芽孢杆菌 CCTCC NO: M 2016674
<400> 1
GTCGAGCGGA CAGATGGGAA GCCGCTCCCT GATGTAGCGG CGGACGGGTG AGTAACACGTGGGTAACCTT GCCTGTAAGA CTGGGATAAC TCCGGGAAAC CGGGGCTAAT ACCGGATGGT TGTTTGAACCGCATGGTTCA GACATAAAAG GTGGCTTCGG CTACCACTTA CAGATGGACC CGCGGCGCAT TAGCTAGTTGGTGAGGTAAC GGCTCACCAA GGCGACGATG CGTAGCCGAC CTGAGAGGGT GATCGGCCAC ACTGGGACTGAGACACGGCC CAGACTCCTA CGGGAGGCAG CAGTAGGGAA TCTTCCGCAA TGGACGAAAG TCTGACGGAGCAACGCCGCG TGAGTGATGA AGGTTTTCGG ATCGTAAAGC TCTGTTGTTA GGGAAGAACA AGTGCCGTTCAAATAGGGCG GCACCTTGAC GGTACCTAAC CAGAAAGCCA CGGCTAACTA CGTGCCAGCA GCCGCGGTAATACGTAGGTG GCAAGCGTTG TCCGGAATTA TTGGGCGTAA AGGGCTCGCA GGCGGTTTCT TAAGTCTGATGTGAAAGCCC CCGGCTCAAC CGGGGAGGGT CATTGGAAAC TGGGGAACTT GAGTGCAGAA GAGGAGAGTGGAATTCCACG TGTAGCGGTG AAATGCGTAA AAGATGTGGA GGAACCACCA GTGGCGAAGG CCGACTCTCTCTGTTCTTGT AACTGACCGC TGAAGGAGCC GAAAGCGTGG GGGAGCGAAC AAGGATTAAG ATAACCCTGGTAGTCCACGC CGTAAACGAT GAGTGCTAAG TGTTAGGGGG TTTCCGCCCC TTAGTGCTGC AGCTAACGCATTAAGCACTC CGCCTGGGGA GTACGGTCGC AAGACTGAAA CTCAAAGGAA TTGACGGGGG CCCGCACAAGCGGTGGAGCA TGTGGTTTAA TTCGAAGCAA CGCGAAGAAC CTTACCAGGT CTTGACATCC TCTGACAATCCTAGAGATAG GACGTCCCCT TCGGGGGCAG AGTGACAGGT GGTGCATGGT TGTCGTCAGC TCGTGTCGTGAGATGTTGGG TTAAGTCCCG CAACGAGCGC AACCCTTGAT CTTAGTTGCC AGCATTCAGT TGGGCACTCTAAGGTGACTG CCGGTGACAA ACCGGAGGAA GGTGGGGATG ACGTCAAATC ATCATGCCCC TTATGACCTGGGCTACACAC GTGCTACAAT GGACAGAACA AAGGGCAGCG AAACCGCGAG GTTAAGCCAA TCCCACAAATCTGTTCTCAG TTCGGATCGC AGTCTGCAAC TCGACTGCGT GAAGCTGGAA TCGCTAGTAA TCGCGGATCAGCATGCCGCG GTGAATACGT TCCCGGGCCT TGTACACACC GCCCGTCACA CCACGAGAGT TTGTAACACCCGAAGTCGGT GAGGTAACCT TTATGGAGCC A

Claims (10)

1.一种芽孢杆菌,保藏编号CCTCC NO:M 2016674。
2.权利要求1所述芽孢杆菌制备γ-聚谷氨酸的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)活化培养:将冷冻保存的所述芽孢杆菌株经梯度稀释后接种到活化平板培养基上,30~40℃下培养24~48小时,获得单菌落;
(2)种子培养:将步骤(1)得到的单菌落,挑取一环接种于种子培养基中,30~40℃下恒温振荡培养至菌株的对数生长期,得到种子液;
(3)发酵培养:将步骤(2)得到的种子液,按照体积1~5%的接种量接种到发酵培养基中,30~40℃培养24~72h,得到含有γ-聚谷氨酸的发酵液;
(4)γ-聚谷氨酸的提取:发酵液经12000~14000rmp离心15~30min,取上清液,加入2~4倍体积的无水乙醇,低温8-12h,离心收集沉淀,加少许去离子水冲洗后溶解,离心去除不溶物,再次醇沉得到的沉淀物透析除盐,最后经真空冷冻干燥得到白色粉末状产物,即γ-聚谷氨酸。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,其中,活化平板培养基包含如下浓度的组分:碳源10~50g/L,氮源10~50g/L,谷氨酸钠或谷氨酸10~50g/L,无机盐1~50g/L,琼脂15~20g/L,溶剂为水,pH 6.0~7.5。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述的活化平板培养基包含如下浓度的组分:甘油10~20g/L,酵母膏3~8g/L,谷氨酸钠或谷氨酸15~25g/L,柠檬酸钠12~18g/L,NH4Cl 4~10g/L,K2HPO4 0.2~1.0g/L,MgSO4 0.2~1.0g/L,CaCl20.1~0.2g/L,MnSO4 0.05~0.2g/L,FeCl3 0.02~0.06g/L,琼脂15~20g/L,溶剂为水,pH 6.0~7.5。
5.根据权利要求2或3或4所述的方法,其特征在于,其中,种子培养基包含如下浓度的组分:碳源10~50g/L,氮源10~50g/L,谷氨酸钠或谷氨酸10~50g/L,无机盐1~50g/L,溶剂为水,pH 6.0~7.5。
6.根据权利要求2或3或4所述的方法,其特征在于,种子培养基包含如下浓度的组分:甘油10~20g/L,酵母膏3~8g/L,谷氨酸钠或谷氨酸15~25g/L,柠檬酸钠12~18g/L,NH4Cl4~10g/L,K2HPO4 0.2~1.0g/L,MgSO4 0.2~1.0g/L,CaCl20.1~0.2g/L,MnSO4 0.05~0.2g/L,FeCl3 0.02~0.06g/L,溶剂为水,pH 6.0~7.5。
7.根据权利要求2或3或4或5或6所述的方法,其特征在于,其中,发酵培养基包含如下浓度的组分:碳源10~100g/L,氮源10~100g/L,谷氨酸钠或谷氨酸10~150g/L,无机盐1~50g/L,溶剂为水,pH 6.0~7.5。
8.根据权利要求2或3或4或5或6所述的方法,其特征在于,发酵培养基包含如下浓度的组分:葡萄糖20~80g/L,胰蛋白胨20~60g/L,柠檬酸三铵20~80g/L,谷氨酸钠40~120g/L,柠檬酸钠8~15g/L,NH4Cl 3~8g/L,K2HPO4 0.2~1.0g/L,MgSO4 0.2~1.0g/L,CaCl2 0.1~0.2g/L,MnSO4 0.02~0.2g/L,溶剂为水,pH 6.0~7.5。
9.根据权利要求3-8任一所述的方法,其特征在于,所述的活化平板培养基、种子培养基或发酵培养基中,采用的碳源为葡萄糖、果糖、蔗糖、甘油、糖蜜、可溶性淀粉、柠檬酸三铵中的一种或几种任意比例的组合;氮源为有机氮源或无机氮源中的一种或几种任意比例的组合;谷氨酸钠为味精、谷氨酸钠化合物中的一种或几种任意比例的组合,谷氨酸为谷氨酸化合物或谷氨酸结晶母液中的一种或几种任意比例的组合;无机盐为柠檬酸钠、K2HPO4、MgSO4、CaCl2、MnSO4、FeCl3中的一种或几种任意比例的组合。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述的无机氮源为NaNO3、NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4NO3或柠檬酸三铵。
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