产叶黄素原核微生物及其在生产叶黄素中的应用制造技术

本发明专利技术属于生物技术领域，涉及一种产叶黄素原核微生物及其在生产叶黄素中的应用，具体涉及一种鞘氨醇单胞菌以及利用该鞘氨醇单胞菌生产叶黄素的方法。该产生叶黄素的原核微生物诺丽鞘氨醇单胞菌NBD5，在温度30℃下，其不仅生长速度快，而且叶黄素含量高达2.00mg/g‑细胞干重左右。另外，鞘氨醇单胞菌细胞壁以鞘糖脂为主，与微藻和万寿菊相比提取叶黄素更加容易高效，因此采用鞘氨醇单胞菌生产叶黄素具有重要的应用前景与价值。

Lutein producing prokaryotic microorganism and its application in lutein production

The invention belongs to the field of biotechnology, relates to a lutein producing prokaryotic microorganism and its application in the production of lutein, in particular to a Sphingomonas and a method for producing lutein by using the Sphingomonas. At the temperature of 30 \u2103, the growth rate of nbd5 is fast, and the content of lutein is as high as 2.00mg/g \u2011 cell dry weight. In addition, the cell wall of sphingosine is mainly composed of glycosphingolipids, which is easier to extract lutein than microalgae and marigold. Therefore, the production of lutein by sphingosine has an important application prospect and value.

【技术实现步骤摘要】
产叶黄素原核微生物及其在生产叶黄素中的应用
本专利技术属于生物
，涉及一种产叶黄素原核微生物及其在生产叶黄素中的应用，具体涉及一种鞘氨醇单胞菌以及利用该鞘氨醇单胞菌生产叶黄素的方法。
技术介绍
叶黄素是一种重要的类胡萝卜素类色素，属于α-胡萝卜素的衍生物，这种天然色素具有色泽鲜艳、着色力强、安全无毒、抗氧化能力强等优点。叶黄素广泛存在于蔬菜、花卉、水果与某些微藻生物中。研究发现叶黄素主要有以下五个方面的医药价值：1)保护视觉，有利于预防眼球动脉硬化，延缓和减轻老花眼的症状，并可防治白内障和老年性黄斑变性；2)具有优良的抗氧化作用，有助于预防人体器官衰老引发的一系列疾病，增强机体的免疫力；3)具有抗癌作用，在抑制肿瘤生长方面具有独特的生物学功效；4)延缓早期动脉硬化，可显著降低胆固醇氧化性；5)在犬和猫的实验已经证明叶黄素可以增强细胞介导和体液免疫反应。另外，叶黄素可用作食品色素，还用于药品和化妆品的着色。目前，全球叶黄素的价格以6.3％的速度增长，市场规模预计达3.5亿美元，然而叶黄素在全球市场上有约100万吨的缺口，远远满足不了国内外市场的需要，因此具有广阔的市场潜力。目前，叶黄素的化学合成技术尚未取得成功，因此只能主要从万寿菊等植物中提取提纯得到。叶黄素生产工艺包括四个步骤：首先采用青贮方法将万寿菊鲜花保存，在青贮后，将花朵脱水、干燥、压碎和压块以制成万寿菊颗粒，得到粗叶黄素产品，再经过有机溶剂提取纯化后获得高纯度的叶黄素。但万寿菊生长周期长、易受季节的影响，因此限制着其在大规模工业化生产中的应用。微藻是近些年来受到关注的潜在生产叶黄素的新的生物来源，可以产生叶黄素的微藻包括小球藻、绿球藻等，其细胞中叶黄素含量与万寿菊基本相当。虽然微藻生长周期短并可在生物反应器中进行培养，但微藻细胞壁更加坚韧，与万寿菊相比提取叶黄素更困难，因此在提取阶段会消耗更多的溶剂和提取的成本，降低了经济收益。因此，研究开发生长速度快和叶黄素含量高且容易提取叶黄素的其它生物资源已经成为一个非常重要的研究目标。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种产叶黄素原核微生物，该原核微生物生长快、叶黄素含量高，为满足更高效更大规模的叶黄素产业化生产奠定基础。本专利技术的目的之二是提供一种产叶黄素原核微生物的应用。本专利技术的目的之三是提供一种鞘氨醇单胞菌，该菌生长快、叶黄素含量高，能够满足更高效更大规模的叶黄素产业化生产的要求。本专利技术的目的之四是提供利用所述鞘氨醇单胞菌生产叶黄素的方法，该方法操作简单，生产周期较短，叶黄素产率高。为此，本专利技术第一方面提供了一种产叶黄素原核微生物，其细胞中含有叶黄素。根据本专利技术，所述原核微生物包括鞘氨醇单胞菌，其菌细胞中含有叶黄素。在本专利技术的一些优选的实施例中，所述鞘氨醇单胞菌的菌细胞干粉中含有0.5-2mg/g的叶黄素。本专利技术第二方面提供了一种如本专利技术第一方面所述的原核微生物在生产叶黄素中的应用。在本专利技术的一些优选的实施例中，所述应用包括将本专利技术第一方面所述的原核微生物中的所述鞘氨醇单胞菌相应的菌种通过好氧异养发酵培养获得所述鞘氨醇单胞菌的菌细胞。本专利技术第三方面提供了一种鞘氨醇单胞菌，其菌细胞中含有叶黄素。在本专利技术的一些实施例中，所述鞘氨醇单胞菌的菌细胞干粉中含有0.5-2mg/g的叶黄素。在本专利技术的一些进一步的实施例中，所述鞘氨醇单胞菌的菌细胞是由所述鞘氨醇单胞菌相应的菌种通过好氧异养发酵培养获得。在本专利技术的一些具体优选的实施例中，所述鞘氨醇单胞菌为诺丽鞘氨醇单胞菌NBD5株(SphingomonasmorindaestrainNBD5)，其保藏编号为CGMCCNo.18380。本专利技术第四方面提供了一种利用如本专利技术第三方面所述的鞘氨醇单胞菌生产叶黄素的方法其包括：步骤B，将发酵菌种接种至发酵培养基中进行发酵培养，获得鞘氨醇单胞菌的发酵培养物；步骤C，对鞘氨醇单胞菌的发酵培养物进行离心分离处理，收获鞘氨醇单胞菌的菌细胞；步骤D，从鞘氨醇单胞菌的菌细胞中提取叶黄素，并对所获得的提取液分离提纯，获得叶黄素纯品；其中，所述发酵菌种由相应的菌株经过种子培养获得；所述发酵菌种的相应的菌株为与本专利技术第三方面所述的鞘氨醇单胞菌的菌株的16SrDNA的同源性至少为90％的菌株；优选发酵菌种的相应的菌株为与本专利技术第三方面所述的鞘氨醇单胞菌的菌株的16SrDNA的同源性至少为95％的菌株；进一步优选发酵菌种的相应的菌株为本专利技术第三方面所述的鞘氨醇单胞菌的菌株(即诺丽鞘氨醇单胞菌NBD5株)。在本专利技术的一些优选的实施例中，在步骤D中，对鞘氨醇单胞菌的菌细胞进行干燥，获得鞘氨醇单胞菌的菌细胞干粉，且从其中提取叶黄素，并对所获得的提取液分离提纯，获得叶黄素纯品。在本专利技术的一些具体的实施例中，所述发酵培养基以1L水计，包括在1L水中的以下组分：在本专利技术的一些具体优选的实施例中，所述发酵培养基的pH值为6.8-7.2。在本专利技术的一些具体的实施例中，在步骤B中，所述发酵培养的温度为18-38℃，优选为30-38℃。本专利技术提供了一种产叶黄素的原核微生物，该原核微生物包括鞘氨醇单胞菌，其菌细胞中含有叶黄素；该原核微生物生长快、叶黄素含量高，为满足更高效更大规模的叶黄素产业化生产奠定基础，在采用原核微生物生产重要生命活性物质叶黄素方面具有重要的应用价值和前景。本专利技术进一步提供了一种鞘氨醇单胞菌，其为诺丽鞘氨醇单胞菌NBD5株(SphingomonasmorindaestrainNBD5)；所述诺丽鞘氨醇单胞菌NBD5不仅生长速度快，而且其细胞中叶黄素含量基本与万秀菊及微藻中的叶黄素含量相当，在采用原核微生物快速高产叶黄素方面具有重要的应用价值和前景。附图说明为使本专利技术容易理解，下面结合附图来说明本专利技术。图1示出本专利技术诺丽鞘氨醇单胞菌NBD5的单克隆菌落(A)与细胞放大1000倍的显微镜(Olympus-cx41)镜检形态照片(B)。图2示出本专利技术中诺丽鞘氨醇单胞菌NBD5的16srDNA分子进化树。图3示出叶黄素标准品(A)和本专利技术中诺丽鞘氨醇单胞菌NBD5细胞提取液(B)中叶黄素的液相色谱出峰及扫描图谱。图4示出不同温度对诺丽鞘氨醇单胞菌NBD5生长(A)和叶黄素含量(B)的效应。菌种保藏诺丽鞘氨醇单胞菌(Sphingomonasmorindae)，由北京科技大学分离、鉴定，已在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏(简称：CGMCC)；地址：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)进行保藏，保藏日期：2019年8月12日，保藏编号：CGMCCNo.18380。本专利技术中该菌株被命名为诺丽鞘氨醇单胞菌NBD5株(SphingomonasmorindaestrainNBD5)。具体实施方式为使本专利技术容易理解，下面将结合附图详细说明本专利技术。但在详本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产叶黄素的原核微生物，其细胞中含有叶黄素。/n

【技术特征摘要】
1.一种产叶黄素的原核微生物，其细胞中含有叶黄素。


2.根据权利要求1所述的原核微生物，其特征在于，所述原核微生物包括鞘氨醇单胞菌，其菌细胞中含有叶黄素；优选地，所述鞘氨醇单胞菌的菌细胞干粉中含有0.5-2mg/g的叶黄素。


3.一种如权利要求1或2所述的原核微生物在生产叶黄素中的应用；优选地，所述应用包括将权利要求2所述的原核微生物中的所述鞘氨醇单胞菌相应的菌种通过好氧异养发酵培养获得所述鞘氨醇单胞菌的菌细胞。


4.一种鞘氨醇单胞菌，其菌细胞中含有叶黄素。


5.根据权利要求4所述的鞘氨醇单胞菌，其特征在于，所述鞘氨醇单胞菌的菌细胞干粉中含有0.5-2mg/g的叶黄素；优选地，所述鞘氨醇单胞菌的菌细胞是由所述鞘氨醇单胞菌相应的菌种通过好氧异养发酵培养获得。


6.根据权利要求4或5所述的鞘氨醇单胞菌，其特征在于，所述鞘氨醇单胞菌为诺丽鞘氨醇单胞菌NBD5株，其保藏编号为CGMCCNo.18380。


7.一种利用权利要求4-6中任意一项所述的鞘氨醇单胞菌生产叶黄素的方法，其包括：
步骤B，将发酵菌种接种至发酵培养基中进行发酵培养，获得鞘氨醇单胞菌...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫海，刘洋，李淼，许倩倩，张禹帆，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11