WO2017197887A1

WO2017197887A1 - 大肠埃希氏菌JLTrp及其在生产L-色氨酸中的应用

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Publication number: WO2017197887A1
Application number: PCT/CN2016/112363
Authority: WO
Inventors: 刘帅; 曹华杰
Original assignee: 河南巨龙生物工程股份有限公司
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2017-11-23

Abstract

提供了一种大肠埃希氏菌JLTrp及其在生产L-色氨酸中的应用；该菌株对多种抗生素具有抗性，菌种保藏编号为CGMCC NO.7.217。采用该菌株发酵生产L-色氨酸的方法包括以下步骤：(1)、培养成熟的大肠埃希氏菌JLTrp菌种；(2)、发酵罐培养：将成熟菌种接种至发酵罐内，在温度34-36℃，pH采用补充液氨分段控制，压力0.03-0.08MPa，风量0.3VVM-2.0VVM，过程中残糖控制0.01-0.5％下培养制取L-色氨酸。采用该菌株作为菌种生产L-色氨酸，L-色氨酸水平提高到70-80g/L。

Description

大肠埃希氏菌JLTrp及其在生产L-色氨酸中的应用

技术领域

本发明涉及工业微生物育种技术领域，具体涉及一株大肠埃希氏菌JLTrp及其在发酵生产L-色氨酸中的应用。

背景技术

色氨酸又名α-氨基-β-吲哚丙酸，它有D-型和L-型两种异构体，天然存在的只有L-色氨酸。L-色氨酸是含有吲哚基的中性芳香族氨基酸，学名：β-吲哚基丙氨酸；英文名Tryptophan，分子式C₁₁H₁₂N₂O₂，相对分子量204.21，熔点289℃。L-色氨酸为白色或微黄色结晶或结晶性粉体，无臭味微苦。在水中微溶，在乙醇中极微溶解。它广泛存在于天然蛋白质中。L-色氨酸对人体和动物的生长发育、新陈代谢起着重要作用，被广泛用于医药和食品、饲料等领域。近年来，随着色氨酸在医药、食品和饲料等方面的应用，其市场需求量在不断增加。

L-色氨酸的生产方法包括化学合成法、蛋白质水解法、酶促转化法和发酵法。由于化学合成法和蛋白质水解法需要大量的有机溶剂，存在原料来源和环境污染等问题，在生产中极少使用。酶促转化法成本较高，污染量大。随着L-色氨酸市场需求激增，越来越多的研究者和科研机构开始对L-色氨酸发酵进行全面的研究。然而，随着粮食价格的普遍上涨和国家对用粮食作物用于规模生产进行调控，使之成为影响L-色氨酸发酵的主要因素，因此寻求粮食替代品，从而降低生产成本成为新的研究目标。现有技术中，用于生产L-色氨酸的菌种通常仅对一种或两种抗生素(如四环素)具有抗性，菌种筛选过程中也仅经过一种或两种抗生素筛选。筛选得到的菌种遗传标记数量(即抗生素抗性基因数量)少，遗传不稳定。在菌种扩大培养和发酵培养过程中容易发生变异，从而导致代谢途径发生改变，产生并非我们所期望的代谢产物。为了防止菌种变异导致的糖酸转化率降低，在生产过程中一般需要添加抗生素使培养过程中的菌保持该抗生素抗性基因，即保持菌种的稳定。

抗生素的添加会导致所生产的L-色氨酸中有抗生素残留；具有抗生素残留的L-色氨酸应用于饲料会残留在家禽家畜体内，食用家禽家畜会对消费者造成一定的危害；应用于医药工业对药物也会有一定影响。

目前的菌种对工艺条件要求较高，致使菌种在传代培养或发酵条件受限时，菌种也会发生变异；具体说由于对原料、通风量及工艺要求较高，在生产过程中由于菌种遗传性不稳定，致使产L-色氨酸不稳定，水平仅为2.0-2.5％，转化率偏低仅为12-15％，同时原料及能耗较大，导致生产成本偏高，面对市场盈利空间小。

发明内容

申请人针对目前发酵方法中的不足，提出大肠埃希氏菌JLTrp发酵生产L-色氨酸的方法，该方法在生产过程中不需要添加抗生素的即可生产L-色氨酸，产品中无抗生素残留，且产L-色氨酸水平提高到70-80g/L。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一株对多种抗生素具有抗性的大肠埃希氏菌JLTrp，其对青霉素、红霉素、阿奇霉素、克林霉素苯唑西林、万古霉素、克拉霉素和利福平具有抗性，该菌株分类命名为大肠埃希氏菌(Escherichia coli)，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，菌种保藏编号为CGMCC NO.7.217，保藏日期为2016年5月8日。

所述大肠埃希氏菌JLTrp可应用于发酵生产L-色氨酸。

所述大肠埃希氏菌JLTrp发酵法生产L-色氨酸的方法，包括以下步骤：

(1)、培养成熟的菌种：先对种子培养罐进行空罐灭菌，向种子培养罐中加入液体种子培养基后再进行实罐灭菌；实罐灭菌结束后降温冷却；制备接种用菌液，然后进行接种，在以下条件下进行培养后得到成熟菌种：培养温度34-37℃，pH6.8-7.2，溶氧＞25％，压力0.03-0.08MPa，风量0.3VVM-2.0VVM；

(2)、发酵罐培养：先对发酵罐进行空罐灭菌，向发酵罐中加入液体发酵培养基后再进行实罐灭菌；实罐灭菌结束后降温冷却，然后将步骤(1)得到的成熟菌种接种至发酵罐内，在以下条件下进行培养以制取L-色氨酸：培养温度34-36℃，pH采用补充液氨分段控制，0-18h7.0-7.2，18h-放罐6.4-6.8，溶氧分段控制，0-18h10-25％，18h-放罐15-40％，压力0.03-0.08MPa，风量0.3VVM-2.0VVM，培养过程通过不断添加发酵培养基控制培养基中葡萄糖的质量浓度为0.01-0.5％。

步骤(1)中所述液体种子培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖1.4-6.0％、酵母粉0.05-0.3％、(NH₄)₂HPO₄ 0.1-0.92％、KCl 0.05-0.3％、MgSO₄ 0.08-0.45％、(NH₄)₂SO₄0.06-0.24％、柠檬酸0.08-0.42％、FeSO₄ 0.00014-0.00042％、MnSO₄ 0.00006-0.00036％、维生素B1 0.000065-0.00039％和生物素0.00001-0.00012％，其余为水。

步骤(2)中所述液体发酵培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖1.0-1.3％、酵母粉0.1-0.16％、(NH₄)₂HPO₄ 0.12-0.8％、KCL 0.12-0.8％、MgSO₄ 0.05-0.5％、(NH₄)₂SO₄0.08-0.48％、柠檬酸0.05-0.5％、FeSO₄ 0.001-0.1％、Na₂SO₄ 0.0005-0.006％、MnSO₄0.00015-0.0009％、CuSO₄ 0.00002-0.00018％、CoCl₂ 0.00014-0.00135％和ZnSO₄0.0001-0.0018％，其余为水。

所述空罐灭菌的具体操作为：罐体清洗干净，检查阀门及人孔后，开蒸汽进行空罐灭菌，灭菌压力为0.11-0.12MPa，温度121-123℃，时间为45-60min。

所述实罐灭菌的具体操作为：将种子培养罐或发酵罐的列管升温至80℃后，开蒸汽进入罐内对培养基进行灭菌，灭菌压力为0.11-0.12MPa，温度121-123℃，时间为10-30min。

所述步骤(1)中接种的具体操作为：采用压差法进行接种，调pH至6.9，温度35-36℃，压力0.06MPa，在火焰下旋开接种口防护盖，并迅速将种瓶接种管连接与接种口，缓慢调节压力至0.03MPa，接种结束后，在火焰下拔下接种罐，并迅速将接种口防护盖旋在接种口上。

所述步骤(2)中接种的具体操作为：调pH至6.9，温度35℃，压力0.06MPa，将种子罐内培养成熟的种子液压入发酵罐内。

所述步骤(1)中接种用菌液的制备方法为：取瓶内菌种生长饱满的茄型瓶，在火焰保护下向茄型瓶内注入生理盐水50ml，并用接种环或者玻璃刮刀将表面菌种刮落入生理盐水中，然后将含有菌种的生理盐水在无菌操作下转移到接种瓶内。

有益效果

一、本发明中采用大肠埃希氏菌JLTrp作为菌种；该菌株具有独特的生理和生化特性，经K-B法实验检测对30种抗生素的敏感性，对测试的21种抗生素表现为敏感或中度敏感，对青霉素、苯唑西林、万古霉素、克拉霉素、阿奇霉素、红霉素、克林霉素、四环素和利福平具有抗性，证明该菌株带有多种抗生素抗性基因；多种抗生素抗性基因均可作为遗传标记，能保持其稳定的遗传特征，使菌种稳定性大大提高，在不添加抗生素的情况下即可在传几十代甚至更多，更适合工业生产；将其应用于生产L-色氨酸，稳定性高，不需要添加抗生素，即可保持菌种的稳定性，所生产的L-色氨酸中不包含抗生素，有效解决了当前同类菌种为保持菌种稳定性生产过程中添加抗生素而导致L-色氨酸产品中有四环素等抗生素残留的问题，技术上具有巨大的进步。

二、本发明根据大肠埃希氏菌JLTrp的特性进行发酵，在本发明中的工艺和培养基等条件的协同作用下，且发酵过程中对残糖浓度进行控制、温度控制、pH与溶解氧分段控制，使发酵周期缩短，发酵产量提高，工艺简单易控制，成本较低，非常适合大规模工业应用，并且，通过pH与溶解氧分段控制，人为的区分了菌体生长期及产L-色氨酸期，使得菌体在各生长期生长健壮，为后续产L-色氨酸提供了保障。此外从培养基成分及培养条件出发，生产L-色氨酸的发酵培养基中，采用磷酸氢二铵和氯化钾进行替代现有技术中的磷酸二氢钾，成本降低，且所采用的磷酸氢二铵和氯化钾的比例更适合于L-色氨酸的生产工艺，发酵培养基中的磷和钾恰好消耗完全，缓解了因磷过量而导致的磷酸戊糖途径受到抑制造成色氨酸的合成因缺乏前体4-磷酸赤藓糖而受到抑制，与此同时通过钾离子增强酶活性提高效率，解除由终产物色氨酸引起的对色氨酸生物合成途径酶的反馈抑制，增加色氨酸操纵子的拷贝数以增强色氨酸生物合成酶的表达，从而达到高效生产L-色氨酸的目的，该配方的使用进一步减少了由于用于工业生产的磷酸二氢钾的纯度不高而带来的发酵液中灰分的含量，简化了生产工艺，提高了产品质量。由此，本发明在相关工艺和培养等条件的相互协调作用下，从而使生产L-色氨酸的发酵周期由原来的50小时缩短至30-35小时，产L-色氨酸水平由20-25g/L提高到70-80g/L，糖酸转化率由12-15％提高到25-32％，效果十分显著，生产稳定；在工业生产中取得了较大的进步，具有较好的应用前景。

生物材料的保藏

大肠埃希氏菌JLTrp，其分类命名为大肠埃希氏菌(Escherichia coli)，保藏日期为2016年5月8号，保藏单位及其简称为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，保藏地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；保藏编号为CGMCC No.7.217。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1

(1)、培养成熟的菌种：先对种子培养罐进行空罐灭菌，向种子培养罐中加入液体种子培养基后再进行实罐灭菌；实罐灭菌结束后降温冷却；制备接种用菌液，然后进行接种，在以下条件下进行培养后得到成熟菌种：培养温度34-36℃，pH6.8-7.2，溶氧＞25％，压力0.03MPa，风量0.3VVM；

(2)、发酵罐培养：先对发酵罐进行空罐灭菌，向发酵罐中加入液体发酵培养基后再进行实罐灭菌；实罐灭菌结束后降温冷却，然后将步骤(1)得到的成熟菌种接种至发酵罐内，在以下条件下进行培养以制取L-色氨酸：培养温度34-37℃，pH采用补充液氨分段控制，0-18h7.0-7.2，18h-放罐6.4-6.8，溶氧分段控制，0-18h 10-25％，18h-放罐15-40％，压力0.03-0.08MPa，风量0.3VVM-2.0VVM，培养过程通过不断添加发酵培养基控制培养基中葡萄糖的质量浓度为0.01-0.5％。

步骤(1)中所述液体种子培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖1.4％、酵母粉0.05％、(NH₄)₂HPO₄ 0.1％、KCl 0.05％、MgSO₄ 0.08％、(NH₄)₂SO₄ 0.06％、柠檬酸0.08％、FeSO₄ 0.00014％、MnSO₄ 0.00006-0.00036％、维生素B1 0.000065％和生物素0.00001％，其余为水。

步骤(2)中所述液体发酵培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖1％、酵母粉0.1％、(NH₄)₂HPO₄ 0.12％、KCL 0.12％、MgSO₄ 0.05％、(NH₄)₂SO₄ 0.08％、柠檬酸0.05％、FeSO₄ 0.001-0.1％、Na₂SO₄ 0.0005-0.006％、MnSO₄ 0.00015％、CuSO₄ 0.00002％、CoCl₂0.00014％和ZnSO₄ 0.0001％，其余为水。

所述空罐灭菌的具体操作为：罐体清洗干净，检查阀门及人孔后，开蒸汽进行空罐灭菌，灭菌压力为0.11-0.12MPa，温度121-123℃，时间为55min。

所述实罐灭菌的具体操作为：将种子培养罐或发酵罐的列管升温至80℃后，开蒸汽进入罐内对培养基进行灭菌，灭菌压力为0.11-0.12MPa，温度121-123℃，时间为20min。

该实施例中发酵周期为30h，L-色氨酸的产量为80g/L，糖酸转化率为32％；其中L-色氨酸的产量的计算方法为：L-色氨酸产量g/L＝L-色氨酸质量/发酵液体积；糖酸转化率的计算方法为：糖酸转化率％＝(发酵液体积L*L-色氨酸产量g/L)/发酵耗葡萄糖总质量g*100％。

实施例2

(1)、培养成熟的菌种：先对种子培养罐进行空罐灭菌，向种子培养罐中加入液体种子培养基后再进行实罐灭菌；实罐灭菌结束后降温冷却；制备接种用菌液，然后进行接种，在以下条件下进行培养后得到成熟菌种：培养温度34-36℃，pH6.8-7.2，溶氧＞25％，压力0.05MPa，风量1.8VVM；

步骤(1)中所述液体种子培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖6.0％、酵母粉0.3％、(NH₄)₂HPO₄ 0.8％、KCl 0.3％、MgSO₄ 0.45％、(NH4)₂SO₄ 0.24％、柠檬酸0.42％、FeSO₄ 0.00042％、MnSO₄ 0.00036％、维生素B1 0.00039％和生物素0.00012％，其余为水。

步骤(2)中所述液体发酵培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖1.3％、酵母粉0.1％、(NH₄)₂HPO₄ 0.8％、KCl 0.8％、MgSO₄ 0.5％、(NH₄)₂SO₄0.48％、柠檬酸0.05-0.5％、 FeSO₄ 0.1％、Na₂SO₄ 0.006％、MnSO₄ 0.0009％、CuSO₄ 0.00018％、CoCl₂ 0.00135％和ZnSO₄ 0.0018％，其余为水。

所述空罐灭菌的具体操作为：罐体清洗干净，检查阀门及人孔后，开蒸汽进行空罐灭菌，灭菌压力为0.12MPa，温度12℃，时间为60min。

该实施例中发酵周期为35h，L-色氨酸的产量为70g/L，糖酸转化率为27％；其中L-色氨酸的产量的计算方法为：L-色氨酸产量g/L＝L-色氨酸质量/发酵液体积；糖酸转化率的计算方法为：糖酸转化率％＝(发酵液体积L*L-色氨酸产量g/L)/发酵耗葡萄糖总质量g*100％。

实施例3

(1)、培养成熟的菌种：先对种子培养罐进行空罐灭菌，向种子培养罐中加入液体种子培养基后再进行实罐灭菌；实罐灭菌结束后降温冷却；制备接种用菌液，然后进行接种，在以下条件下进行培养后得到成熟菌种：培养温度34-36℃，pH6.8-7.2，溶氧＞25％，压力0.03-0.08MPa，风量0.3VVM-2.0VVM；

步骤(1)中所述液体种子培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖5.0％、酵母粉0.25％、(NH₄)₂HPO₄ 0.5％、KCl 0.4％、MgSO₄ 0.25％、(NH₄)₂SO₄ 0.18％、柠檬酸0.25％、FeSO₄ 0.00014-0.00042％、MnSO₄ 0.00009％、维生素B1 0.00025％和生物素0.000018％，其余为水。

步骤(2)中所述液体发酵培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖1.2％、酵母粉0.16％、(NH₄)₂HPO₄ 0.5％、KCL 0.12-0.8％、MgSO₄ 0.3％、(NH₄)₂SO₄ 0.3％、柠檬酸0.3％、FeSO₄ 0.008％、Na₂SO₄ 0.00055％、MnSO₄ 0.0005％、CuSO₄ 0.00008％、CoCl₂0.00125％和ZnSO₄0.00013％，其余为水。

所述实罐灭菌的具体操作为：将种子培养罐或发酵罐的列管升温至80℃后，开蒸汽进入罐内对培养基进行灭菌，灭菌压力为0.11MPa，温度121℃，时间为25min。

所述步骤(1)中接种的具体操作为：采用压差法进行接种，调pH至6.9，温度35-36℃，压力0.06MPa，在火焰下旋开接种口防护盖，并迅速将种瓶接种管连接与接种口，缓慢调节压力至0.03MPa，接种结束后，在火焰下拔下接种罐，并迅速将接种口防护盖旋在接种口上。所述步骤(2)中接种的具体操作为：调pH至6.9，温度35℃，压力0.06MPa，将种子罐内培养成熟的种子液压入发酵罐内。

该实施例中发酵周期为32h，L-色氨酸的产量为75g/L，糖酸转化率为29％；其中L-色氨酸的产量的计算方法为：L-色氨酸产量g/L＝L-色氨酸质量/发酵液体积；糖酸转化率的计算方法为：糖酸转化率％＝(发酵液体积L*L-色氨酸产量g/L)/发酵耗葡萄糖总质量g*100％。

实施例4

步骤(1)中所述液体种子培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖2.6％、酵母粉0.1％、(NH₄)₂HPO₄ 0.5％、KCl 0.08％、MgSO₄ 0.16％、(NH₄)₂SO₄ 0.12％、柠檬酸0.16％、FeSO₄ 0.00028％、MnSO₄ 0.00012％、维生素B1 0.00013％和生物素0.00003％，其余为水。

步骤(2)中所述液体发酵培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖1％、酵母粉0.12％、(NH₄)₂HPO₄ 0.33％、KCL 0.55％、MgSO₄ 0.34％、(NH₄)₂SO₄ 0.38％、柠檬酸0.36％、 FeSO₄ 0.0012％、Na₂SO₄ 0.00053％、MnSO₄ 0.00056％、CuSO₄ 0.00012％、CoCl₂ 0.00112％和ZnSO₄ 0.0009％，其余为水。

实施例5

步骤(1)中所述液体种子培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖4％、酵母粉0.1％、(NH₄)₂HPO₄ 0.5％、KCl 0.08％、MgSO₄ 0.16％、(NH₄)₂SO₄ 0.12％、柠檬酸0.16％、FeSO₄0.00028％、MnSO₄ 0.00012％、维生素B1 0.00013％、生物素0.00003％，其余为水。

步骤(2)中所述液体发酵培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖1％、酵母粉0.1％、(NH₄)₂HPO₄ 0.4％、KCL 0.6％、MgSO₄ 0.2％、(NH₄)₂SO₄ 0.16％、柠檬酸0.2％、FeSO₄0.00756％、Na₂SO₄ 0.002％、MnSO₄ 0.00045％、CuSO₄ 0.00006％、CoCl₂ 0.00045％、ZnSO₄0.00064％，其余为水。

该实施例中发酵周期为33h，L-色氨酸的产量为77g/L，糖酸转化率为31％；其中L-色氨酸的产量的计算方法为：L-色氨酸产量g/L＝L-色氨酸质量/发酵液体积；糖酸转化率的计算方法为：糖酸转化率％＝(发酵液体积L*L-色氨酸产量g/L)/发酵耗葡萄糖总质量g*100％。

实施例6

大肠埃希氏菌JLTrp发酵生产L-色氨酸的方法，包括以下步骤：

(1)、培养成熟的菌种

菌液的制备：取瓶内大肠埃希氏菌JLTrp已经生长饱满的茄型瓶，将生理盐水55ml在火焰保护下注入，并用接种环或者玻璃刮刀将表面菌种刮落入生理盐水中，然后将含有菌种的生理盐水在无菌操作下转移到接种瓶内。

成熟的种子的培养：

a、空罐灭菌：罐体清洗干净，认真检查阀门及人孔后，开蒸汽进行空罐灭菌，灭菌压力为0.12MPa，温度121℃，时间为45min；

b、实罐灭菌：将液体种子培养基用泵泵入种子培养罐中，开列管升温至80℃后，开蒸汽进入罐内对培养基进行灭菌，灭菌压力为0.12MPa，温度121℃，时间为15min；

c、降温冷却：灭菌结束后，打开列管内冷却水进行降温，降温至36℃，关闭列管冷却水；

d、接种：采用压差法进行接种，调pH6.9，温度35℃，压力0.06MPa，在火焰下旋开接种口防护盖，并迅速将种瓶接种管连接与接种口，缓慢调节压力至0.03MPa，此时种液在压差下进入罐内，接种结束后，在火焰下拔下接种罐，并迅速将接种口防护盖旋在接种口上，火焰灼烧约1min；

e、培养：培养温度35℃，通过补充液氨自动控制6.9-7.1，溶氧＞25％，压力0.035-0.078MPa，风量0.35VVM-1.8VVM。

使用的培养基为液体种子培养基，液体种子培养基中各成分及其质量百分比含量为葡萄糖5.8％、酵母粉0.28％、(NH₄)₂HPO₄ 0.92％、KCl 0.28％、MgSO₄ 0.42％、(NH₄)₂SO₄ 0.24％、柠檬酸0.42％、FeSO₄ 0.00014-0.00042％、MnSO₄ 0.00032％、维生素B1 0.00039％和生物素0.000135％，其余为水；

(2)、发酵罐培养

d、接种：将种子罐内培养成熟的种子液压入发酵罐内；

e、培养：发酵培养的条件为培养温度35-37℃，pH采用补充液氨分段控制，0-18h 7.0-7.2，18h-放罐时6.5-6.7，溶氧分段控制，0-18h 12-24％，18h-放罐时15-40％，压力0.082-0.085MPa，风量0.3VVM-2.3VVM，培养过程通过不断添加发酵培养基控制培养基中葡萄糖的质量浓度为0.01-0.5％；

使用的培养基为液体发酵培养基，液体发酵培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖1.3％、酵母粉0.16％、(NH₄)₂HPO₄ 0.18％、KCL 0.25％、MgSO₄ 0.32％、(NH₄)₂SO₄ 0.33％、柠檬酸0.45％、FeSO₄ 0.0075％、Na₂SO₄ 0.00058％、MnSO₄ 0.00019％、CuSO₄0.00002-0.00018％、CoCl₂ 0.00132％和ZnSO₄ 0.00019％，其余为水。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

本发明中所述大肠埃希氏菌JLTrp的筛选方法如下：

1、菌悬液的制备：①菌体培养，取斜面菌种一环，接种于盛有20ml肉汤培养基的255ml三角瓶中，36℃振荡培养(120rpm)16-18h②取1ml培养液转接于另一只盛有20ml肉汤培养基的255ml三角瓶中，36℃振荡培养(120rpm)6-8h③细胞菌悬液的制备，取10ml培养液，3500r/min离心10min，收集菌体，沉淀用10ml生理盐水洗涤离心2次，之后将菌体充分悬浮于12ml生理盐水中。

所述大肠杆菌出发菌株为氨基酸技术服务中心受让的大肠杆菌，名称为：Escherichia coli K-12W3110变种。

2、紫外诱变：①取10ml菌液于Ф90mm的培养皿中(带有磁棒)，将培养皿置于诱变箱内的磁力搅拌器上；②开启紫外灯，预热20min，开启磁力搅拌器，打开皿盖分别照射30s。

3、紫外诱变处理液在含有β-内酰胺类抗生素平板上的选择性生长。β-内酰胺类抗生素优选青霉素、苯唑西林、万古霉素。抗生素浓度为100μg/ml。

选择生长良好的菌种进行培养，制备菌悬液进行硫酸二乙酯(DES)化学诱变。

4、硫酸二乙酯(DES)化学诱变：①配制硫酸二乙酯溶液，浓度为处理浓度的2倍②与等体积的菌悬液混合③诱变结束时加入，过滤灭菌后的硫代硫酸钠中止反应。

5、经硫酸二乙酯(DES)化学诱变后的处理液在含有大环内酯类抗生素平板上的选择性生长。大环内酯类抗生素优选罗红霉素、克拉霉素、阿奇霉素、红霉素、克林霉素、利福平。抗生素浓度为100μg/ml。选择生长良好的菌种进行培养。

6、抗生素抗性的鉴定

(1)、将待测菌种斜面一环接于5ml生理盐水中，充分混匀，3500r/min离心10min，收集菌体，将菌体充分悬浮于5ml生理盐水中；

(2)、取1ml菌悬液于平皿中，倾入约15ml熔化并冷却至45-50℃的基本培养基，摇匀，待凝固后即为待测平板；

(3)、将待测平板底背面划分为十个区域，在培养基表面分别贴上蘸有青霉素、苯唑西林、万古霉素、罗红霉素、克拉霉素、阿奇霉素、红霉素、克林霉素、利福平和四环素的滤纸片，观察滤纸片周围菌落的生长情况；

(4)、36℃培养24h后显示，除罗红霉素周围无菌落生长外，其他集中均有菌落生长，表明该菌种对青霉素、苯唑西林、万古霉素、四环素、克拉霉素、阿奇霉素、红霉素、克林霉素和利福平均有耐药性；

(5)、对该菌种进行传代保藏，命名为大肠埃希氏菌JLTrp，保藏于中国科学院微生物研究所。该菌种其分类命名为大肠埃希氏菌(Escherichia coli)，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。

以上所述的发酵罐培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖0.75％，酵母粉0.05％，磷酸氢二钾0.75％，硫酸镁0.2％，硫酸铵0.16％，柠檬酸0.2％，硫酸亚铁0.01％，生物素0.005％，硫酸锰0.025％和硫酸锌0.0013％，余量为水。

培养条件为：温度36℃，pH7.0-7.2，压力0.05MPa，通风比0.3-0.8VVM。

中国科学院微生物研究所对大肠埃希氏菌JLTrp进行了形态、生理形态、16RS基因，以及Antibiotics sensitivity检测，结果显示：

大肠埃希氏菌JLTrp完整的16srDNA序列(其基因序列如SEQ NO.1所示)进行NCBI blast分析，比对结果与大肠埃希氏菌有100％的相似性。序列比对的结果结合形态和生理生化特征，表明属于菌株大肠埃希氏菌(Escherichia coli)。

大肠埃希氏菌JLTrp的抗生素抗性检测及检测结果：

本发明所筛选出的大肠埃希氏菌JLTrp，经K-B法实验检测对30种抗生素的敏感性，其中对测试的21种抗生素表现为敏感或中度敏感，具体内容参见表1；

表1：

注：S表示敏感，R表示不敏感(具有抗性)，M表示中度敏感。

本发明相关对比实验：

分两组进行多次发酵实验：A组：采用常规工艺，将大肠杆菌Escherichia coli K-12 W3110变种作为菌种进行发酵生产L-色氨酸；B组：采用本发明中的工艺，将大肠埃希氏菌JLTrp作为菌种进行发酵生产L-色氨酸；发酵结束后，分别计算两组实验的产L-色氨酸率和糖酸转化率；具体计算方法为：L-色氨酸产量＝发酵液中L-色氨酸总质量/发酵液体积；糖酸转化率＝(发酵液体积L*L-色氨酸产量g/L)/发酵总耗糖量g*100％。结果如表2所示：

表2：

项目	A组	B组
周期h	40-50	30-35
产量g/L	20-25	70-80
糖酸转化率％	12-15	25-32

实验结果显示，本发明中的工艺方法与普通的工艺相比较，L-色氨酸产量和糖酸转化率均有大幅度的提高，具有显著的进步，更适合于工艺生产。

Claims

一株对多种抗生素具有抗性的大肠埃希氏菌JLTrp，其特征在于：其对青霉素、红霉素、阿奇霉素、克林霉素苯唑西林、万古霉素、克拉霉素和利福平具有抗性，该菌株分类命名为大肠埃希氏菌(Escherichia coli)，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，菌种保藏编号为CGMCC NO.7.217，保藏日期为2016年5月8日。
如权利要求1所述大肠埃希氏菌JLTrp在发酵生产L-色氨酸中的应用。
如权利要求1所述大肠埃希氏菌JLTrp发酵法生产L-色氨酸的方法，包括以下步骤：

(1)、培养成熟的菌种：先对种子培养罐进行空罐灭菌，向种子培养罐中加入液体种子培养基后再进行实罐灭菌；实罐灭菌结束后降温冷却；制备接种用菌液，然后进行接种，在以下条件下进行培养后得到成熟菌种：培养温度34-36℃，pH6.8-7.2，溶氧＞25％，压力0.03-0.08MPa，风量0.3VVM-2.0VVM；

(2)、发酵罐培养：先对发酵罐进行空罐灭菌，向发酵罐中加入液体发酵培养基后再进行实罐灭菌；实罐灭菌结束后降温冷却，然后将步骤(1)得到的成熟菌种接种至发酵罐内，在以下条件下进行培养以制取L-色氨酸：培养温度34-37℃，pH采用补充液氨分段控制，0-18h7.0-7.2，18h-放罐6.4-6.8，溶氧分段控制，0-18h10-25％，18h-放罐15-40％，压力0.03-0.08MPa，风量0.3VVM-2.0VVM，培养过程通过不断添加发酵培养基控制培养基中葡萄糖的质量浓度为0.01-0.5％。
如权利要求1所述大肠埃希氏菌JLTrp发酵法生产L-色氨酸的方法，其特征在于：步骤(1)中所述液体种子培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖1.4-6.0％、酵母粉0.05-0.3％、(NH₄)₂HPO₄0.1-0.92％、KCl0.05-0.3％、MgSO₄0.08-0.45％、(NH₄)₂SO₄0.06-0.24％、柠檬酸0.08-0.42％、FeSO₄0.00014-0.00042％、MnSO₄0.00006-0.00036％、维生素B1 0.000065-0.00039％和生物素0.00001-0.00012％，其余为水。
如权利要求1所述大肠埃希氏菌JLTrp发酵法生产L-色氨酸的方法，其特征在于：步骤(2)中所述液体发酵培养基中各成分及其质量百分比含量为：葡萄糖1.0-1.3％、酵母粉0.1-0.16％、 (NH₄)₂HPO₄0.12-0.8％、KCL0.12-0.8％、MgSO₄0.05-0.5％、(NH₄)₂SO₄0.08-0.48％、柠檬酸0.05-0.5％、FeSO₄0.001-0.1％、Na₂SO₄0.0005-0.006％、MnSO₄0.00015-0.0009％、CuSO₄0.00002-0.00018％、CoCl₂0.00014-0.00135％和ZnSO₄0.0001-0.0018％，其余为水。
如权利要求1所述大肠埃希氏菌JLTrp发酵法生产L-色氨酸的方法，其特征在于：所述空罐灭菌的具体操作为：罐体清洗干净，检查阀门及人孔后，开蒸汽进行空罐灭菌，灭菌压力为0.11-0.12MPa，温度121-123℃，时间为45-60min。
如权利要求1所述大肠埃希氏菌JLTrp发酵法生产L-色氨酸的方法，其特征在于：所述实罐灭菌的具体操作为：将种子培养罐或发酵罐的列管升温至80℃后，开蒸汽进入罐内对培养基进行灭菌，灭菌压力为0.11-0.12MPa，温度121-123℃，时间为10-30min。
如权利要求1所述大肠埃希氏菌JLTrp发酵法生产L-色氨酸的方法，其特征在于：所述步骤(1)中接种的具体操作为：采用压差法进行接种，调pH至6.9，温度35-36℃，压力0.06MPa，在火焰下旋开接种口防护盖，并迅速将种瓶接种管连接与接种口，缓慢调节压力至0.03MPa，接种结束后，在火焰下拔下接种罐，并迅速将接种口防护盖旋在接种口上。
如权利要求1所述大肠埃希氏菌JLTrp发酵法生产L-色氨酸的方法，其特征在于：所述步骤(2)中接种的具体操作为：调pH至6.9，温度35℃，压力0.06MPa，将种子罐内培养成熟的种子液压入发酵罐内。
如权利要求1所述大肠埃希氏菌JLTrp发酵法生产L-色氨酸的方法，其特征在于：所述步骤(1)中接种用菌液的制备方法为：取瓶内菌种生长饱满的茄型瓶，在火焰保护下向茄型瓶内注入生理盐水50ml，并用接种环或者玻璃刮刀将表面菌种刮落入生理盐水中，然后将含有菌种的生理盐水在无菌操作下转移到接种瓶内。