一种添加茶多酚促进聚赖氨酸发酵生产的方法技术

本发明专利技术公开了一种添加茶多酚促进聚赖氨酸发酵生产的方法。本发明专利技术在ε

【技术实现步骤摘要】
一种添加茶多酚促进聚赖氨酸发酵生产的方法


[0001]本专利技术涉及一种添加茶多酚促进聚赖氨酸发酵生产的方法，属于发酵工程


技术介绍

[0002]ε
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聚赖氨酸(ε
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poly
‑
L
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lysine,ε
‑
PL)是一种通过ε
‑
NH2与α
‑
COOH连接缩合形成的新型生物聚合物，一般包含25
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35个L
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赖氨酸残基。ε
‑
PL为一种淡黄色粉末，略带苦涩味，具有较强吸湿性，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于结构复杂的有机溶剂，具有良好的热稳定性(121℃，20min)，且pH适用范围较广(pH<9)，但与金属离子共同作用会影响其活性。由于ε
‑
PL独特的结构，ε
‑
PL具有众多的优异性能，包括良好水溶性、热稳定性、可食用性、生物降解性、对人类和环境无毒害性等。
[0003]ε
‑
PL具有广泛的抑菌谱，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、霉菌、酵母及某些病毒等都具有不同程度的抑制作用。同时，ε
‑
PL具有较强的抑菌效果，对大多数革兰氏阴性和阳性菌的最小抑菌浓度(MIC)均低于100μg/mL。普遍认为，ε
‑
PL抑菌机制如下：(1)ε
‑
PL(正电荷)很容易与微生物细胞膜(负电荷)发生结合吸附，进而破坏膜结构的完整性，最终导致细胞对底物失去选择性而自溶死亡。(2)ε
‑
PL还可以渗入到细胞内与核糖体结合，引起活性氧(ROS)胁迫，作用于电子传递链上导致微生物的呼吸作用受到抑制，进而影响调节基因的表达，从而起到抑菌作用。(3)上述两种抑菌方式的复合机制。因此，ε
‑
PL最早且最为广泛的用途就是用于食品防腐。几年来，在材料领域，尤其是抗菌材料和生物载体材料方面，ε
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PL成为一个研究的热点。最近，在临床医学的人体致病菌、农业中的某些植物致病菌的抑制研究中，ε
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PL也表现出良好的抑制效果。最近有研究表明，ε
‑
PL可通过调控猪肠道菌群，来改善营养物质如蛋白质、脂质和纤维素等的利用。因此，随着研究的深入和拓展，ε
‑
PL能体现出更为广泛的潜在应用前景。
[0004]最早，ε
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PL是由日本的学者Shima等人于1977年从白色链霉菌(Streptomyces albulus)发酵液中发现的。目前，发现可以产生ε
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PL的微生物主要有链霉菌(Streptomyces)、链轮丝菌(Streptoverticillium)和北里孢菌(Kitasatospora)以及一些细菌等，从海洋底泥分离的某些微生物也能产生ε
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PL。目前，ε
‑
PL通常利用白色链霉菌(S.albulus)的好氧发酵进行生产。通常野生型菌株合成ε
‑
PL的能力通常较低，如S.noursei NRRL 5126的摇瓶产量分别只有0.4g/L，因此要获得高产菌株，必须对ε
‑
PL产生菌进行育种改造。最经典的，是日本科学家Hiraki等人于1998年采用“S
‑2‑
(氨基乙基)
‑
L
‑
半胱氨酸(AEC)+甘氨酸(Gly)”抗性筛选结合诱变方法选育出了一株“AEC
r
+Gly
r”诱变株S.albulus 11011A，其ε
‑
PL产量达到2.11g/L，为野生菌产量的10倍。随后各种育种方法，如传统的物理化学诱变、核糖体工程、基因组重排、常压室温等离子体(ARTP)以及基因工程等方法，被用于ε
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PL高产菌的选育。Liu等人以S.albulus M
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Z18为出发菌株，利用多次链霉素(Str)抗性选育到高产菌S.albulus SS
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62，产量为3.04g/L，提高1.79倍。Wang等人利用6种抗生素选育，得到突变菌株S.albulus R6，产量达4.41g/L，较亲本菌株提高了2.75倍。
[0005]近年来，采用基因工程方法，改造选育ε
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PL高产菌的研究越来越多。如Wang等人(2021年)利用kasOp
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启动子结合噬菌体衣壳蛋白的核糖体结合位点，对ε
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PL合成酶基因(pls)进行过表达，得到一个产量提高88.2％的工程菌株S.albulus Q
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PL2。Xu等人(2020年)将来自于一株产低分子量ε
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PL菌株K.aureofaciens的Pls基因克隆到一株高产的白色链霉菌中,得到了1.3
‑
2.3kDa的产物，补料分批发酵中ε
‑
PL产量为23.6g/L。此外，日本学者Yamanaka等人(2021年)在白色链霉菌中通过钝化伴随ε
‑
PL生物合成的次级代谢产物生物合成途径，成功构建了一个突变体，产量提高了约20％。最近，张重阳等人(2022年)分别对丙酮酸羧化酶基因(pyc)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(ppc)和ε
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PL合成酶基因(pls)等三个基因进行过表达，在补料分批发酵中，ε
‑
PL产量分别提高2.8％、9.9％和16.3％。Lian等人(2022年)通过敲除ε
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PL合成酶(Pls)，发现8个和35个基因的表达分别与Pls表达呈负相关和正相关。鉴定出12种代谢产物，在高表达菌株中产量降低30％，但在基因敲除菌株中产量增加30％。这些结果证明了Pls对白色链霉菌代谢的影响。为利用代谢工程或开发来源于白色链霉菌的生物活性物质，以提高ε
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PL生产能力提供理论依据。
[0006]自2001年Kahar等人首次建立两阶段pH调控策略(ε
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PL产量为48.3g/L)以来，对ε
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PL发酵工艺的研究也越来越多。2015年Ren等提出了“pH冲击”策略，以葡萄糖和甘油为碳源，经过192h发酵，ε
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PL产量达到57.4g/L。随后，Wang等(2018年)利用高产菌株R6(4.41g/L)，以葡萄糖和甘油为混合碳源，采用改进的“pH冲击”策略和优化供氧方法，获得迄今最高的70.3g/L产量。近来，Fu等人(2022年)建立了木薯蔗渣水解液(CBH)发酵生产ε
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PL工艺，在补料分批发酵中ε
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PL产量达到37.41g/L。同时分析了CBH中副产物对白色链霉菌代谢的影响。为利用含淀粉农业废弃物生产ε
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PL及其他高附加值产品提供了一个很好的范例。Liu等人(2021年)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种添加茶多酚促进聚赖氨酸发酵生产的方法，其特征在于，所述方法是在ε
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聚赖氨酸的生产菌株发酵生产ε
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聚赖氨酸时，在发酵培养基中添加0.5～2.5g/L的茶多酚。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵培养基中还包括葡萄糖45～55g/L，酵母粉3～7g/L，(NH4)2SO
4 8～12g/L，硫酸镁0.3～0.7g/L，磷酸氢二钾0.6～1.0g/L，磷酸二氢钾1.20～1.50g/L，硫酸亚铁0.02～0.04g/L和硫酸锌0.03～0.05g/L。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，ε
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聚赖氨酸的生产菌株为白色链霉菌、禾粟链霉菌、吸水链霉菌、灰褐链霉菌或稠李链霉菌。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵的过程是将所述生产菌株按照5
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15％接种量接种至发酵培养基中，在温度为28
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36℃，转速为150
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500rpm，溶氧为20
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40％条件下进行发酵。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的发酵为分批发酵或补料分批发酵。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，分批发酵时，包括如下步骤：当pH从初始的6.5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：扶教龙，王月，吴杰，王成，房卓宁，白森萌，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：