一株超高分子量γ-聚谷氨酸合成菌株及其应用制造技术

本发明专利技术属于微生物领域，具体涉及一株超高分子量γ

【技术实现步骤摘要】
一株超高分子量
γ
‑
聚谷氨酸合成菌株及其应用


[0001]本专利技术属于微生物领域，具体涉及一株超高分子量γ
‑
聚谷氨酸合 成菌株及其应用。

技术介绍

[0002]γ
‑
聚谷氨酸(Poly
‑
γ
‑
glutamic acid，γ
‑
PGA)是由谷氨酸单体 通过γ酰胺键构成的线性聚合物。γ
‑
PGA分子量分布在10～10000KDa， 不同分子量的γ
‑
PGA应用领域不同，其中超高分子量(＞10000KDa)的 γ
‑
PGA主要用于新型功能树脂、凝胶的合成，在化妆品和医药行业具有 重要的应用价值。通过微生物发酵制备获得的γ
‑
PGA的分子量主要取决 于生产菌株的遗传特性，大多数菌株所合成的γ
‑
PGA分子量在1000KDa 左右，尚未发现可发酵制备获得20000KDa及以上分子量的微生物。
[0003]利用微生物发酵制备γ
‑
PGA时，除分子量受限外，γ
‑
PGA的产量 也受到限制。由于γ
‑
PGA为大分子聚合物，随着γ
‑
PGA的积累，发酵 液的黏度会急剧增加，引发通气的气泡直径增大、气液交换面积减少、 气泡停留时间变短，造成溶氧限制。同时，γ
‑
PGA的分子量越高，发酵 液的黏度就越大，与普通γ
‑
>PGA发酵相比其溶氧限制更为严重，导致超 高分子量γ
‑
PGA的生产效率非常有限。
[0004]综上，如果能提供一株可产超高分子量γ
‑
PGA的新菌株，并能解决 产量受限的问题，将具有优越的工业应用前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一株超高分子量γ
‑
聚谷氨酸合成菌株及其应 用。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：一株枯草芽孢 杆菌(Bacillus subtilis)FB
‑
3，于2022年4月29日保藏于中国微 生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC NO.24826。
[0007]优选的，其16S rDNA序列如SEQ ID NO.1所示。
[0008]相应的，所述枯草芽孢杆菌在制备γ
‑
PGA中的应用。
[0009]优选的，控制发酵液中葡萄糖浓度为5～20g/L，通气量为0.2～ 3vvm，发酵6～18h，完成前期发酵。
[0010]优选的，完成前期发酵后，控制发酵中后期比耗氧速率为15～ 40mmol/(g
·
h)。
[0011]优选的，所述应用包括如下步骤：
[0012](1)将所述枯草芽孢杆菌接种到γ
‑
PGA发酵培养基中，在5～20g/L 葡萄糖浓度、通气量0.2～3vvm条件下发酵6～18小时，完成前期发酵；
[0013](2)完成前期发酵后，实时调整发酵体系中的供氧水平，维持qO2恒定为15～40mmol/(g
·
h)。
[0014]优选的，所述γ
‑
PGA发酵培养基成分包括：葡萄糖5～70g/L、谷 氨酸钠10～50g/L、柠檬酸5～10g/L、(NH4)2SO
4 5～10g/L、K2HPO
4 0.5～ 1g/L、FeCl3·
6H2O 0.02g/L、
MnSO4·
H2O 0.1g/L、MgSO4·
7H2O 0.5g/L、 CaCl
2 0.2g/L，pH为6.5～7.5。
[0015]相应的，一种γ
‑
PGA的发酵方法，包括如下步骤：
[0016](1)将微生物接种到γ
‑
PGA发酵培养基中，在5～20g/L葡萄糖浓 度、通气量0.2～3vvm条件下发酵6～18小时，完成前期发酵；
[0017](2)完成前期发酵后，实时调整发酵体系中的供氧水平，维持qO2 恒定为15～40mmol/(g
·
h)。
[0018]优选的，所述γ
‑
PGA发酵培养基成分包括：葡萄糖5～70g/L、谷 氨酸钠10～50g/L、柠檬酸5～10g/L、(NH4)2SO
4 5～10g/L、K2HPO
4 0.5～ 1g/L、FeCl3·
6H2O 0.02g/L、MnSO4·
H2O 0.1g/L、MgSO4·
7H2O 0.5g/L、 CaCl
2 0.2g/L，pH为6.5～7.5。
[0019]优选的，实时调整发酵体系中的供氧水平的方法为：通过在线检测 单位菌体的比耗氧速率，根据比耗氧速率的大小，实时调整体系的供氧水平；
[0020]在线检测比好氧速率方法包括：
[0021]①
在线测定氧消耗速率，OUR，通过公式(1)计算OUR数值大小：
[0022][0023]其中ΔDO/Δt为溶解氧在发酵液中的积累速率；Q为通气速率，V 为发酵液的体积；和分别为发酵罐进气和出气中的氧气浓度；
[0024]②
在线检测菌体密度；
[0025]③
单位菌体的比耗氧速率通过公式(2)计算：
[0026][0027]其中OUR和X为步骤
①
、
②
在线检测的氧消耗速率和菌体密度。
[0028]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一株新的枯草芽孢杆菌， 可产最高分子量为25000KDa的γ
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PGA，远超同种微生物的现有水平。 同时，针对该微生物发酵制备超高分子量γ
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PGA的中后期溶氧受限，导 致超高分子量γ
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PGA产量受限的问题，本专利技术提供了一种实时检测、有 效表征γ
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PGA发酵过程中氧气的供应和利用情况的方法，并以此为依 据、实时调控供氧水平，可以更加及时、科学、精准的为微生物提供合适的氧气供应，从而发挥最大的超高分子量γ
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PGA合成能力。
[0029]本专利技术提供的方法操作简便、可自动化监测计算，对操作人员要求 不高，适用于超高分子量γ
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PGA规模化发酵生产，具有工业推广应用价 值。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供了一株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)FB
‑
3，其 16S rDNA序列如SEQ ID NO.1所示。该微生物于2022年4月29日保藏 于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCCNO.24826。
[0031]所述枯草芽孢杆菌产生的γ
‑
PGA的最大分子量为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一株枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)FB
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3，其特征在于：于2022年4月29日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC NO.24826。2.根据权利要求1所述枯草芽孢杆菌，其特征在于：其16S rDNA序列如SEQ ID NO.1所示。3.权利要求1或2所述枯草芽孢杆菌在制备γ
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PGA中的应用。4.根据权利要求3所述应用，其特征在于：控制发酵液中葡萄糖浓度为5～20g/L，通气量为0.2～3vvm，发酵6～18h，进行前期发酵。5.根据权利要求4所述应用，其特征在于：完成前期发酵后，控制发酵中后期比耗氧速率为15～40mmol/(g
·
h)。6.根据权利要求3所述应用，其特征在于：所述应用包括如下步骤：(1)将所述枯草芽孢杆菌接种到γ
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PGA发酵培养基中，在5～20g/L葡萄糖浓度、通气量0.2～3vvm条件下发酵6～18小时，完成前期发酵；(2)完成前期发酵后，实时调整发酵体系中的供氧水平，维持qO2恒定为15～40mmol/(g
·
h)。7.根据权利要求6所述应用，其特征在于：所述γ
‑
PGA发酵培养基成分包括：葡萄糖5～70g/L、谷氨酸钠10～50g/L、柠檬酸5～10g/L、(NH4)2SO
4 5～10g/L、K2HPO
4 0.5～1g/L、FeCl3·
6H2O 0.02g/L、MnSO4·
H2O 0.1g/L、MgSO4·
7H2O 0.5g/L、CaCl
2 0.2g/L，pH为6.5～7...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬高升，闫志英，许力山，常新越，吕青阳，刘杨，
申请(专利权)人：中国科学院成都生物研究所，
类型：发明
国别省市：