一种发酵生产氨基葡萄糖的方法技术

本发明专利技术公开了一种发酵生产氨基葡萄糖的方法，属于发酵工程技术领域。本发明专利技术的方法通过将大肠杆菌接种于含有丙酮酸、氨基酸和/或肌醇的发酵培养基中进行发酵培养，大幅度提高了大肠杆菌生产氨基葡萄糖的产量；利用本发明专利技术的方法，可成功将大肠杆菌生产氨基葡萄糖的产量从22g/L提高至59g/L。

A method for producing glucosamine by fermentation

The invention discloses a method for producing glucosamine by fermentation, which belongs to the technical field of fermentation engineering. By inoculating E. coli into fermentation medium containing pyruvic acid, amino acid and/or inositol, the method of the invention greatly improves the production of glucosamine by E. coli; and by using the method of the invention, the production of glucosamine by E. coli can be successfully increased from 22 g/L to 59 g/L.

【技术实现步骤摘要】
一种发酵生产氨基葡萄糖的方法
本专利技术涉及一种发酵生产氨基葡萄糖的方法，属于发酵工程

技术介绍
氨基葡萄糖(Glucosamine，GlcN)又称氨糖、氨基葡糖或葡糖胺，是葡萄糖的一个羟基被氨基取代后的化合物，是一种重要的功能单糖，也是第一个被确认结构的氨基单糖。氨糖易溶于水及亲水性溶剂，以其衍生物N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)经酸解可得到氨基葡萄糖。GlcN几乎存在于所有机体中，包括细菌、酵母、丝状真菌、植物以及动物体，是糖蛋白和蛋白聚糖的主要组成成分，同时也是壳聚糖和甲壳素的主要组成成分。氨基葡萄糖在医药、食品和保健等领域均具有广泛应用。例如，由于氨糖能特异性地作用于关节软骨，恢复软骨细胞正常的代谢功能，刺激软骨细胞产生具有正常多聚体结构的蛋白多糖，抑制损伤软骨的酶，延缓骨性关节炎的病理过程和疾病的进展，改善关节活动，缓解疼痛，因此，氨基葡萄糖在临床上被大量用于骨关节炎的治疗；此外，氨基葡萄糖在体内也具有重要的生理作用，如具有肝肾解毒，发挥抗炎、护肝的作用；也能作为抗菌消炎药物，治疗胃溃疡等；再者，由于GlcN对人体没有毒性，被视作天然无害的食品及保健品配料，日本和美国均将其作为食品配料广泛使用，尤其氨糖有助于刺激婴儿肠道中双歧杆菌的增生，常被用作婴儿配方乳中添加的一种重要微量糖类成分；同时，氨基葡萄糖也是合成VB6和核黄素中间体的起始原料，是一种新型生化药品、药物中间体和高档化妆品的添加剂。目前，GlcN工业化生产的方法主要可以分为三种：酸水解法、酶解法以及微生物发酵法。其中，酸水解法以及酶解法的生产原料主要为虾蟹的外骨骼，主要是从虾蟹壳中提取甲壳素与壳聚糖，再经酸解或者酶解获得目标产物GlcN，但是，酸水解法以及酶解法自身存在着诸如原材料来源限制、水解过程的酸会污染环境、生产效率低下等问题，严重制约了氨基葡萄糖产业的发展；而微生物发酵法生产不受资源限制，对环境污染小，产品无鱼腥味，不存在过敏效应，因此，国内外学者不断探索寻求利用微生物发酵法高效生产GlcN的方法。大肠杆菌是一种较为常见的氨基葡萄糖合成酶生产菌。研究表明：在大肠杆菌中，由谷氨酰胺作为氨基供体，6-磷酸果糖在氨基葡萄糖合成酶(GlmS)的催化作用下，生成GlcN。但是，在直接以野生型大肠杆菌株进行氨糖发酵生产的工艺中，由于氨基葡萄糖对大肠杆菌具有一定的刺激作用，对大肠杆菌的生长具有较大的抑制作用，因此，都存在着菌株发酵密度较低导致氨糖生产量较低的问题，进而影响了目标产物氨基葡萄糖的胞外积累量，这也成为了限制微生物发酵生产氨糖工艺的技术难题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种发酵生产氨基葡萄糖的方法。此方法通过将大肠杆菌接种于含有丙酮酸、氨基酸和/或肌醇的发酵培养基中进行发酵培养，大幅度提高了大肠杆菌生产氨基葡萄糖的产量；利用此方法，可成功将大肠杆菌生产氨基葡萄糖的产量从22g/L提高至59g/L。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了一种发酵生产氨基葡萄糖的方法，所述方法为将大肠杆菌接种于含有丙酮酸和/或氨基酸和/或肌醇的发酵培养基中进行发酵培养，得到氨基葡萄糖；所述氨基酸包含丝氨酸和/或天冬氨酸。在本专利技术的一种实施方式中，所述方法为先将大肠杆菌接种于种子培养基进行种子培养，得到种子液；然后将种子液接种于含有丙酮酸、氨基酸和/或肌醇的发酵培养基中进行发酵培养，得到氨基葡萄糖。在本专利技术的一种实施方式中，所述氨基酸为天冬氨酸。在本专利技术的一种实施方式中，所述丙酮酸在发酵培养基中的添加量为1～3g/L。在本专利技术的一种实施方式中，所述氨基酸在发酵培养基中的添加量为3～5g/L。在本专利技术的一种实施方式中，所述肌醇在发酵培养基中的添加量为0.2～0.5g/L。在本专利技术的一种实施方式中，所述丙酮酸在发酵培养基中的添加量为2g/L。在本专利技术的一种实施方式中，所述氨基酸在发酵培养基中的添加量为4.5g/L。在本专利技术的一种实施方式中，所述肌醇在发酵培养基中的添加量为0.3g/L。在本专利技术的一种实施方式中，所述发酵培养基的成分包含1～3g/L丙酮酸、3～5g/L氨基酸、0.2～0.5g/L肌醇、15～30g/L酵母粉、3～8g/L甘油、0.5～1g/LK2HPO4、0.1～0.5g/LKH2PO4以及8～15g/L蛋白胨。在本专利技术的一种实施方式中，所述发酵培养基的成分包含2g/L丙酮酸、4.5g/L氨基酸、0.3g/L肌醇、25g/L酵母粉、6g/L甘油、0.8g/LK2HPO4、0.3g/LKH2PO4以及12g/L蛋白胨。在本专利技术的一种实施方式中，所述发酵培养基的pH为6～8。在本专利技术的一种实施方式中，所述发酵培养基的pH为7。在本专利技术的一种实施方式中，所述种子培养基的成分包含5～12g/L蛋白胨、3～8g/L酵母粉以及5～12g/LNaCl。在本专利技术的一种实施方式中，所述种子培养基的成分包含10g/L蛋白胨、5g/L酵母粉以及10g/LNaCl。在本专利技术的一种实施方式中，所述种子培养基的pH为6～8。在本专利技术的一种实施方式中，所述种子培养基的pH为7。在本专利技术的一种实施方式中，所述发酵培养的温度为30～40℃。在本专利技术的一种实施方式中，所述发酵培养的温度为36℃。在本专利技术的一种实施方式中，所述发酵培养的转速为250～350rpm。在本专利技术的一种实施方式中，所述发酵培养的转速为280rpm。在本专利技术的一种实施方式中，所述发酵培养的时间为35～50h。在本专利技术的一种实施方式中，所述发酵培养的时间为40h。在本专利技术的一种实施方式中，所述种子培养的温度为30～40℃。在本专利技术的一种实施方式中，所述种子培养的温度为36℃。在本专利技术的一种实施方式中，所述种子培养的转速为180～250rpm。在本专利技术的一种实施方式中，所述种子培养的转速为200rpm。在本专利技术的一种实施方式中，所述种子培养的时间为8～15h。在本专利技术的一种实施方式中，所述种子培养的时间为10h。本专利技术提供了上述一种发酵生产氨基葡萄糖的方法在生产氨基葡萄糖方面的应用。有益效果：本专利技术的方法通过将大肠杆菌接种于含有丙酮酸、氨基酸和/或肌醇的发酵培养基中进行发酵培养，大幅度提高了大肠杆菌生产氨基葡萄糖的产量；利用本专利技术的方法，可成功将大肠杆菌生产氨基葡萄糖的产量从22g/L提高至59g/L。具体实施方式下面结合具体实施例和对比例，对本专利技术进行进一步的阐述。下述实施例中涉及的氨基葡萄糖生产菌株为大肠杆菌BL21。下述实施例中涉及的培养基如下：种子培养基：10g/L蛋白胨、5g/L酵母粉以及10g/LNaCl发酵培养基：25g/L酵母粉、6g/L甘油、0.8g/LK2HPO4、0.3g/LKH2PO4、12g/L蛋白胨下述实施例中涉及的检测方法如下：氨基葡糖糖产量检测：使用Morgan-Elson方法进行检测，发酵液中氨基葡萄糖含量为胞外氨基葡萄糖含量与胞内氨基葡萄糖含量之和。对比例1具体步骤如下：(1)将50mL种子培养基装于250mL摇瓶中，121℃灭菌20min，从大肠杆菌BL21种子斜面上挑取直径1cm的带有菌体的琼脂块接种到培养基中，36℃、200rpm培养10h，得到种子液；(3)将100mL发酵培养基装于500nL摇瓶中，121℃灭菌20min，以10％的接种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发酵生产氨基葡萄糖的方法，其特征在于，所述方法为将大肠杆菌接种于含有丙酮酸和/或氨基酸和/或肌醇的发酵培养基中进行发酵培养，得到氨基葡萄糖；所述氨基酸包含丝氨酸和/或天冬氨酸。

【技术特征摘要】
1.一种发酵生产氨基葡萄糖的方法，其特征在于，所述方法为将大肠杆菌接种于含有丙酮酸和/或氨基酸和/或肌醇的发酵培养基中进行发酵培养，得到氨基葡萄糖；所述氨基酸包含丝氨酸和/或天冬氨酸。2.如权利要求1所述的一种发酵生产氨基葡萄糖的方法，其特征在于，所述方法为先将大肠杆菌接种于种子培养基进行种子培养，得到种子液；然后将种子液接种于含有丙酮酸、氨基酸和/或肌醇的发酵培养基中进行发酵培养，得到氨基葡萄糖。3.如权利要求1或2所述的一种发酵生产氨基葡萄糖的方法，其特征在于，所述丙酮酸在发酵培养基中的添加量为1～3g/L。4.如权利要求1-3任一所述的一种发酵生产氨基葡萄糖的方法，其特征在于，所述氨基酸在发酵培养基中的添加量为3～5g/L。5.如权利要求1-4任一所述的一种发酵生产氨基葡萄糖的方法，其特征在于，所述肌醇在发酵培养基中的添加量为0.2～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：何球山，黄海军，钟红霞，
申请(专利权)人：湖南汇升生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43