本发明专利技术公开了一株解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)，菌株号NX‑2S，已保藏于中国典型培养物保藏中心，登记入册的编号为CCTCC M 2016346，保藏日期为2016年6月23日。本专利还公开了解淀粉芽孢杆菌在发酵联产细菌纤维素和γ‑聚谷氨酸中的应用。利用该菌株能够直接利用经济作物菊芋菊粉，在不添加谷氨酸前体的培养基中积累γ‑聚谷氨酸10‑18g/L，细菌纤维素产量5‑9g/L。该方法以菊粉为廉价原料，不仅操作简单，生产成本低，对于菊芋特种能源植物的开发、拓展运用以及γ‑聚谷氨酸的生产都具有十分重要的意义和经济价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发酵工程
，涉及一种联产细菌纤维素和γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的微生物菌株解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)及其应用。
技术介绍
γ-聚谷氨酸(γ-polyglutamic acid,简称γ-PGA)是由微生物发酵合成的一种特殊阴离子胞外均聚物，是由谷氨酸单体通过酰胺键连接而成的一类均聚氨基酸(I)。其侧链上有大量羧基，具有吸水保湿、螯合元素等特点，在日化、食品、环保、农业等领域具有广泛的应用前景。至今发现的γ-PGA生产菌株主要集中B.subtilis和B.lichemiformis。根据培养基中是否需要提供谷氨酸前体，可将γ-PGA产生菌分为两类：谷氨酸依赖型(I类)和谷氨酸非依赖型(II类)，I类包括B.licheniformis ATCC 9945A，B.subtilis IFO 3335，B.subtilis NX-2等菌株，这类菌株通常生成较多量的γ-PGA，培养基中需提供谷氨酸前体作为γ-PGA合成的前体物质或诱导剂。II类包括B.methylotrophicus SK19.001，B.subtilis C10等，这类菌株不需提供外源谷氨酸前体，从头合成途径合成γ-PGA。由于II类菌株无需添加谷氨酸、可大幅降低生产成本，是目前聚谷氨酸研究的热点，也是未来的发展趋势。细菌纤维素(Bacterial Cellulose,简称BC)是由D-葡萄糖通过β-1,4-葡萄糖普键结合成的天然纳米高分子材料，又称为β-1,4-葡聚糖。具有良好的生物相容性、生物可降解性和较高力学性等优良特性。主要用于食品，纺织造纸，医药等领域，具有良好的经济和社会效益。目前报道的细菌纤维素产生菌主要有木醋杆菌(Acetobacter xylinum)、汉逊氏葡糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter hansenii)和木葡萄糖酸醋杆菌(Gluconacetobacter xylinum)等。目前现有报道技术只针对单独生产γ-聚谷氨酸或细菌纤维素一种产品，存在原料利用率低生产成本高等问题。而菊芋作为一种较为廉价的非粮原料，是工业生产中替代粮食类淀粉质原料的理想选择。本专利技术首次发现一种以菊芋中菊粉为原料，利用芽孢杆菌非谷氨酸依赖性的生产γ-聚谷氨酸和联产细菌纤维素的新方法，且所使用的解淀粉芽孢杆菌为食品级安全微生物，具有巨大的应用价值和工业化潜力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一株能够利用菊粉联产细菌纤维素和γ-聚谷氨酸的解淀粉芽孢杆菌。本专利技术还要解决的技术问题，是提供上述解淀粉芽孢杆菌的应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：专利技术人于2015年从江苏省盐城市菊芋土样中筛选得到的一株微生物菌株解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)，菌株号NX-2S，已保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，保藏地址：湖北省武汉市，洪山区八一路，武汉大学中国典型培养物保藏中心，邮编：430072，登记入册的编号为CCTCC No：M 2016346，保藏日期为2016年6月23日。以下内容均以此菌作为生产菌株。所述菌株具有下述性质：1、菌落形态学特征与生理生化特性见表1。表12、16S rDNA序列分析：测得菌株的16S rDNA基因的核苷酸序列长度为1417bp，其基因序列如SEQ ID No：1所示。将所测序列从GeneBank数据库中使用BLAST程序进行同源性比较，构建16S rDNA全序列为基础的系统发育树。结果表明：菌株与解淀粉芽孢杆菌ZH1达到100％同源性。根据菌株形态学观察和生理生化实验分析结果认定本专利技术所使用的是解淀粉芽孢杆菌，具体为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)NX-2S。上述解淀粉芽孢杆菌在发酵联产细菌纤维素和γ-聚谷氨酸中的应用也在本专利技术的保护范围之内。具体的应用方法之一为，将解淀粉芽孢杆菌NX-2S接种于不含有谷氨酸的发酵培养基中进行好氧培养，发酵液中富含细菌纤维素和γ-聚谷氨酸两种产品。其中，所述的发酵培养基包含如下组分：碳源10～90g/L，氮源1～40g/L，无机盐0.01～25g/L，柠檬酸1～40g/L，乙醇1％～10％(v/v)，溶剂为水，pH 6.5～8.0。具体的应用方法之二为，将解淀粉芽孢杆菌NX-2S接种于含有谷氨酸的发酵培养基中进行好氧培养，发酵液中富含细菌纤维素和γ-聚谷氨酸两种产品。其中，所述的发酵培养基包含如下组分：碳源10～90g/L，氮源1～40g/L，谷氨酸1～40g/L，无机盐0.01～25g/L，柠檬酸1～40g/L，乙醇1％～10％(v/v)，溶剂为水，pH 6.5～8.0。其中，所述的碳源为菊粉粗提液、菊糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、木糖、阿拉伯糖、糖蜜、甘油的任意一种或几种的组合，优选菊粉粗提液和/或菊糖；氮源为牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、玉米浆、豆饼粉、棉籽饼粉、尿素、(NH4)2SO4、NH4Cl和NH4NO3中的任意一种或几种的组合；无机盐为硫酸盐、磷酸盐、磷酸二氢盐和盐酸盐中的一种或多种。最优选的发酵培养基包含如下组分：菊粉粗提液60g/L，柠檬酸1g/L，牛肉膏10g/L，酵母膏5g/L，Na2HPO4·12H2O 5g/L，乙醇1.4％，利用Ca(OH)2溶液调pH 6.8。其中，所述的菊粉粗提液由新鲜洋姜洗净、切片、干燥、粉碎，1 0目过筛,制得的洋姜粉加水热处理过滤的滤液即为菊粉粗提液。其中，所述的好氧培养条件是：初始pH为6.5～8.0、通气比控制在1.0～1.5VVM、培养温度为28～37℃(优选32℃)、培养时间为5天。利用解淀粉芽孢杆菌NX-2S在制备联产细菌纤维素和γ-聚谷氨酸中的方法具体包括如下步骤：(1)种子液的制备：将菌株接种到含有碳源、氮源、无机盐和水的无菌发酵培养基中，摇床转速140～220rpm，28～36℃下培养10～18h至OD660大于5.0；(2)发酵培养：将步骤(1)的种子液以2％～10％的接种量接种于发酵培养基中，7.5L发酵罐发酵培养基装液量为3.5L，通气比控制在1.0～1.5VVM，初始pH为6.5～8.0，在28～37℃下静置培养2～5天。其中，所述的种子培养基包含如下组分：碳源10～90g/L，氮源1～40g/L，无机盐0.01～25g/L，其余为水，pH 6.0～8.0。所述的发酵培养基包含如下组分：碳源10～90g/L，氮源1～40g/L，无机盐0.01～25g/L，柠檬酸1～40g/L，乙醇1％～10％(v/v)，溶剂为水，pH 6.5～8.0。其中，所述的碳源为菊粉粗提液、菊糖、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、木糖、阿拉伯糖、糖蜜、甘油的任意一种或几种的组合；氮源为牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、玉米浆、豆饼粉、棉籽饼粉、尿素、(NH4)2SO4、NH4Cl和NH4NO3中的任意一种或几种的组合；无机盐为硫酸盐、磷酸盐、磷酸二氢盐和盐酸盐中的一种或多种。有益效果：本专利技术具有如下优势：(1)本专利技术筛选到一株非谷氨酸依赖的γ-PGA产生菌，该菌株发酵过程中无需外源添加谷氨酸，大大节约成本，操作方本文档来自技高网...
【技术保护点】
一株解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)，菌株号NX‑2S，已保藏于中国典型培养物保藏中心，登记入册的编号为CCTCC No：M 2016346，保藏日期为2016年6月23日。
【技术特征摘要】
1.一株解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)，菌株号NX-2S，已保藏于中国典型培养物保藏中心，登记入册的编号为CCTCC No：M 2016346，保藏日期为2016年6月23日。2.权利要求1所述的解淀粉芽孢杆菌在发酵联产细菌纤维素和γ-聚谷氨酸中的应用。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，将解淀粉芽孢杆菌NX-2S接种于不含有谷氨酸的发酵培养基中进行好氧培养，发酵液中富含细菌纤维素和γ-聚谷氨酸两种产品。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的发酵培养基包含如下组分：碳源10～90g/L，氮源1～40g/L，无机盐0.01～25g/L，柠檬酸1～40g/L，乙醇1％～10％v/v，溶剂为水，pH 6.5～8.0。5.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，将解淀粉芽孢杆菌NX-2S接种于含有谷氨酸的发酵培养基中进行好氧培养，发酵液中富含细菌纤维素和γ-聚谷氨酸两种产品。...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐虹，邱益彬，李莎，许宗奇，冯小海，沙媛媛，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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