一种产几丁质酶的海内氏芽孢杆菌株及其发酵工艺和应用制造技术

本发明专利技术涉及微生物发酵工程技术领域，提供了一种产几丁质酶的海内氏芽孢杆菌株及其发酵工艺和应用。一株海内氏芽孢杆菌(Bacillushaynesii)GXMU

【技术实现步骤摘要】
一种产几丁质酶的海内氏芽孢杆菌株及其发酵工艺和应用


[0001]本专利技术涉及微生物发酵工程
，尤其涉及一种产几丁质酶的海内氏芽孢杆菌株及其发酵工艺和应用。

技术介绍

[0002]随着我国社会科技进步，产业升级越来越强调绿色、循环、可持续的新模式的探索。而在自然界和加工业中却存在资源的浪费和深加工体系的欠缺。尤其是渔业生产上，虾蟹壳作为废弃物通常被直接进行填埋或倾倒进海洋中，这不仅要花费成本来进行处置，而且还会对生态环境造成严重污染。并且虾蟹壳中含有几丁质、蛋白质、无机钙和部分虾青素，这些成分能够为食品、化妆品、医疗、化工等行业生产提供原材料。因此，开发利用虾蟹壳中的有益资源，尤其是充分发挥几丁质作为第二大天然多糖的资源价值具有十分重要的意义。
[0003]几丁质(chitin)又名甲壳素、甲壳质，由N
‑
乙酰氨基葡萄糖通过β
‑
(1,4)糖苷键连接在一起所构成，是自然界中含量仅次于纤维素的第二大天然高分子多糖。最初是在真菌细胞壁中发现天然几丁质的存在，随后更多的研究发现几丁质还广泛分布于低等植物藻类的细胞壁，甲壳动物虾、蟹的外壳和节肢动物，如大多数昆虫的外骨骼中也存在大量的几丁质作为重要组成部分。但是进一步的研究发现天然几丁质以稳定的结晶形式存在，不溶于常见溶剂，正是这种难溶解、难加工的特性限制了其商业化应用价值。然而，自然界和人类生产养殖过程中产生的大量几丁质资源需要得到进一步的开发利用，因此越来越多研究人员把目光集中到寻找可持续的方法来对天然几丁质进行转化和利用。
[0004]传统的几丁质处理方法包括化学和物理的：酸碱处理、热处理等，其特点是高耗能、高污染、低精确度、不易控制。由于传统方法的局限性，限制了几丁质资源的开发利用。相较于传统方法，微生物发酵产酶技术通过酶促反应催化难溶几丁质降解成小分子单糖或寡糖，为几丁质资源进一步转化成其他生物化学成分提供了便利，不仅大幅减少对强酸强碱的依赖，还能使反应过程更温和、催化降解过程更加精确可控，在绿色环保的基础上提升几丁质资源催化转化的效率。
[0005]现代生物技术应用于生物质转化的方法主要有直接发酵法和微生物酶法，研究较多的是微生物酶法，通过使用微生物产生的酶对几丁质进行转化拆分，得到几丁寡糖、壳寡糖、N
‑
乙酰氨基葡糖(胺)等酶促反应产物，该方法具有环境污染和毒性少等突出的优点，但由于需要制取酶制剂，需要增加工序和成本，该方法在应用上也存在限制。相较于酶法，直接发酵法通过在微生物发酵过程中产生的酶直接对发酵底物进行催化转化生成相应的酶解产物，该过程处理简便、工艺流程少、产酶与催化同时进行，节省时间和成本，发酵酶液便于后续进一步加工精制提取所需小分子成分或作为农用菌剂在作物生产中投入使用。
[0006]不同来源的几丁质酶具有不同的立体选择性，可立体专一拆分几丁质生成几丁寡糖或N
‑
乙酰葡糖胺，产几丁质酶的微生物菌株主要包括：纤维弧菌属、交替假单胞菌属、芽孢杆菌属、粘质沙雷氏菌等，此外在变形杆菌门、厚壁菌门、放线菌门，古细菌、真菌、病毒以
及动植物中也相继发现几丁质降解相关酶系。这些微生物提供了广泛筛选高产几丁质酶菌株的资源基础，为几丁质生物转化提供了便利操作工具。相关酶系的存在，使得几丁质的生物转化更加深入和全面，通过研究调控发酵过程和条件实现目标酶的高产尤为关键。
[0007]但是，现有的产几丁质酶的微生物菌株存在发酵密度低，几丁质酶表达量较低导致几丁质酶催化效率较低的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种产几丁质酶的海内氏芽孢杆菌株及其发酵工艺和应用，有效提高了产酶菌株的生物表达量，同时有效提高了菌体酶活。
[0009]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0010]本专利技术提供了一株海内氏芽孢杆菌(Bacillus haynesii)GXMU
‑
J23.1，于2022年10月14日保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)，保藏号为GDMCC No.62891。其中海内氏芽孢杆菌(Bacillus haynesii)GXMU
‑
J23.1的16S rRNA序列如SEQ ID No：1所示。
[0011]本专利技术提供了一种海内氏芽孢杆菌GXMU
‑
J23.1在制备几丁质酶、降解几丁质中的用途。
[0012]优选的，所述几丁质酶为几丁二糖外切酶。
[0013]本专利技术提供了一种利用海内氏芽孢杆菌GXMU
‑
J23.1制备几丁质酶的发酵工艺，包括如下步骤：
[0014](1)将海内氏芽孢杆菌置于种子培养基中发酵得种子液；
[0015](2)将步骤(1)得到的种子液接种至发酵培养基中培养，得发酵菌液。
[0016]优选的，步骤(1)所述的种子培养基以水为溶剂，包括如下浓度的成分：0.2～0.4g/L的KH2PO4，0.6～0.8g/L的K2HPO4，0.01～0.02g/L的FeSO4·
7H2O，0.4～0.6g/L的MgSO4·
7H2O，22～28g/L的质量分数为1％的胶体几丁质，1～3g/L的酵母粉；所述种子培养基的pH为6～8。
[0017]优选的，步骤(1)所述海内氏芽孢杆菌的接种浓度为0.5
×
108cfu/ml～1.5
×
108cfu/ml，接种到种子培养基中的接种量为0.5～5.0％(v/v)；所述接种后培养的温度为32～38℃；所述培养的时间为24h～96h；所述培养的摇床转速为150～220rpm。
[0018]优选的，步骤(2)中种子液接种至发酵培养基中的接种量为0.5～5％(v/v)。
[0019]优选的，步骤(2)所述的发酵培养基以水为溶剂，包括如下浓度的成分：0.1～0.5g/L的KH2PO4，0.3～1.0g的K2HPO4，0.01～0.05g/L的FeSO4·
7H2O，0.2～0.8g/L的MgSO4·
7H2O，1～5g/L的酵母粉，5～50g/L的粉末几丁质；所述发酵培养基的pH为6.5～7.5。
[0020]优选的，步骤(2)所述培养的温度为28～45℃；所述培养的时间为1～5d；所述培养的摇床转速为100～300rpm。
[0021]本专利技术还提供了一种海内氏芽孢杆菌GXMU
‑
J23.1在促进植物生长和提高作物抗逆性方面的应用。
[0022]本专利技术海内氏芽孢杆菌(Bacillus haynesii)GXMU
‑
J23.1分离自沙蟹酱的高盐环境中，具有较宽的适应NaCl范围，能产生胞外几丁质酶，并且所产的几丁质酶具有耐受碱性环境的特性。除了便于分离纯化之外，该菌还是几丁质酶基因克隆的理想材料，对于构建几丁质分解工程菌株以及探索几丁质酶作用机制有着潜在的理论和实践意义。
[0023]本专利技术选用高产几丁质酶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一株海内氏芽孢杆菌(Bacillus haynesii)GXMU
‑
J23.1，于2022年10月14日保藏于广东省微生物菌种保藏中心(GDMCC)，保藏号为GDMCC No.62891。2.一种权利要求1所述的海内氏芽孢杆菌GXMU
‑
J23.1在制备几丁质酶、降解几丁质中的用途。3.如权利要求2所述的用途，其特征在于，所述几丁质酶为几丁二糖外切酶。4.一种利用权利要求1所述的海内氏芽孢杆菌GXMU
‑
J23.1制备几丁质酶的发酵工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)将海内氏芽孢杆菌置于种子培养基中发酵得种子液；(2)将步骤(1)得到的种子液接种至发酵培养基中培养，得发酵菌液。5.如权利要求4所述的发酵工艺，其特征在于，步骤(1)所述的种子培养基以水为溶剂，包括如下浓度的成分：0.2～0.4g/L的KH2PO4，0.6～0.8g/L的K2HPO4，0.01～0.02g/L的FeSO4·
7H2O，0.4～0.6g/L的MgSO4·
7H2O，22～28g/L的质量分数为1％的胶体几丁质，1～3g/L的酵母粉；所述种子培养基的pH为6～8。6.如权利要求5所述的发酵工艺，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：申乃坤，谢俊杰，张红岩，姜明国，殷豆豆，刘睿，杨可欣，许霞，张重庆，
申请(专利权)人：广西民族大学，
类型：发明
国别省市：