專利名稱：一種利用納豆芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)γ-聚谷氨酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用納豆芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)Y-聚谷氨酸的方法。
背景技術(shù)：
y -聚谷氨酸是由L-谷氨酸或D-谷氨酸通過Y -酰胺鍵結(jié)合形成的一種水溶性的生物高分子材料。由于Y-聚谷氨酸具有吸水性、可降解性、水解性等眾多特性，因此被 廣泛用于醫(yī)藥、食品加工、農(nóng)業(yè)、綠化以及水處理等多種領(lǐng)域，具有極大的開發(fā)價值和應(yīng)用前景。Y-聚谷氨酸最初發(fā)現(xiàn)是作為炭疽芽孢桿菌莢膜的一種主要成分而存在，后來人們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)多種芽孢桿菌都能在胞外產(chǎn)生Y-聚谷氨酸。由于納豆芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌的易培育性和安全性，現(xiàn)在聚谷氨酸的生產(chǎn)大多報道由此類菌株產(chǎn)生。盡管許多研究者對微生物發(fā)酵法生產(chǎn)Y-聚谷氨酸進(jìn)行了大量研究，但產(chǎn)率普遍還處于較低水平，生產(chǎn)成本高，這在很大程度上限制了 Y-聚谷氨酸的工業(yè)生產(chǎn)與應(yīng)用。由于Y-聚谷氨酸生物合成的機(jī)理至今尚不很清楚，而且菌株生成Y-聚谷氨酸的代謝途徑復(fù)雜，調(diào)節(jié)方式多樣，目前提高其生產(chǎn)效率的方法主要依靠選育優(yōu)良菌種和優(yōu)化發(fā)酵工藝。發(fā)酵是一種復(fù)雜的生化過程，受很多因素的影響，如菌體自身的生產(chǎn)性能、培養(yǎng)基的配比、種子的質(zhì)量、發(fā)酵條件和發(fā)酵過程控制等都與目的產(chǎn)物的產(chǎn)出有密切的關(guān)系。在工業(yè)生產(chǎn)中，為了最大限度的發(fā)揮菌體的生產(chǎn)能力，應(yīng)該提供最優(yōu)的生產(chǎn)培養(yǎng)基和培養(yǎng)條件。因此，探索菌株高產(chǎn)特性充分表達(dá)的最優(yōu)培養(yǎng)條件是發(fā)酵生產(chǎn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種利用納豆芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)Y -聚谷氨酸的方法，通過對菌株培養(yǎng)條件的研究，確定了菌株最適的發(fā)酵培養(yǎng)條件鹿糖25g/L,酵母膏5g/L,谷氨酸鈉 40g/L，Na2HPO4 I g/L, NaH2PO4 I g/L, MgSO4 0. 5g/L，裝液量 70mL/250 mL 錐形瓶，初始pH為6. 5，菌種在37°C、120r/min培養(yǎng)24h后添加4% NaCl，再繼續(xù)培養(yǎng)24 h, Y-聚谷氨酸的產(chǎn)量可達(dá)到18. 04 g/L。一種利用納豆芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)Y -聚谷氨酸的方法，其特征在于將種子液按3%(v/v)比例接入裝有50mL發(fā)酵培養(yǎng)基的250mL的錐形瓶中，37°C、120r/min，培養(yǎng)24h后，于培養(yǎng)基中添加4%NaCl，繼續(xù)培養(yǎng)24h。I.步驟I所描述的方法，具體步驟如下
(I)用接種環(huán)從菌株冷藏斜面挑取一菌環(huán)接種到裝有50mL種子培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，37°C，120r/min 培養(yǎng) 24h。(2) 250mL錐形瓶裝入50mL發(fā)酵培養(yǎng)基，按2%接種量接入種子液，菌種在37°C、120r/min，培養(yǎng)24h后，于培養(yǎng)基中添加NaCl，繼續(xù)培養(yǎng)24h，測定Y-聚谷氨酸產(chǎn)量。3.步驟2所述種子培養(yǎng)基(g/L):蛋白胨10，牛肉膏5，NaCl 10，蒸餾水lOOOmL。
4.步驟2所述的發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L):蔗糖25，酵母膏5，谷氨酸鈉40，Na2HPO4 1，NaH2PO41，MgSO4 0. 5，蒸餾水 lOOOmL。5 步驟2 (2)所述的最適pH為6. 5。6.步驟2 (2)所述 的NaCl添加量為4%。7.步驟2 (2)所述的最優(yōu)接種量為3%。


圖I不同接種量與Y -聚谷氨酸產(chǎn)量之間的關(guān)系。圖2不同初始pH值與Y-聚谷氨酸產(chǎn)量之間的關(guān)系。
具體實施例方式下面的實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明，但對本發(fā)明沒有限制。本發(fā)明的所使用微生物納豆芽孢桿菌(食品級)，購買自廣州農(nóng)冠(合資)生物科技有限公司。實施例I
本實施例說明不同接種量對發(fā)酵產(chǎn)Y -聚谷氨酸的影響，將種子液以1%、2%、3%、4%、5%接種量轉(zhuǎn)接入50mL發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，培養(yǎng)24h后，于培養(yǎng)基中添加4%NaCl，繼續(xù)培養(yǎng)24h。由圖I可以看出，當(dāng)接種量為3%時得到的Y-聚谷氨酸產(chǎn)量最高，當(dāng)接種量分別為1%、2%、3%時，發(fā)酵液中的最終Y-聚谷氨酸的產(chǎn)量是隨著接種量的增加而增加的，說明加大了接種量，有利于Y _聚谷氨酸的快速增長；接種量在4%、5%時,發(fā)酵液中的Y-聚谷氨酸產(chǎn)量反而下降，可能是隨著接種量的增加，由種子培養(yǎng)基中帶來的代謝廢物增多，且菌體生長過快，細(xì)胞衰亡加速，從而影響Y-聚谷氨酸產(chǎn)量。實施例2
本實施例說明不同發(fā)酵液初始PH值對菌體發(fā)酵產(chǎn)Y-聚谷氨酸的影響，調(diào)節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基的初始PH值分別為4. 0,4. 5,5. 0,5. 5,6. 0,6. 5,7. 0，培養(yǎng)24h后，于培養(yǎng)基中添加4%NaCl，繼續(xù)培養(yǎng)24h后測定發(fā)酵液Y -聚谷氨酸含量。微生物生長階段和產(chǎn)物合成階段的最適pH值通常是不一樣的，這不僅與菌種特性有關(guān)，也與產(chǎn)物的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。由圖2可知，在初始pH值為6. 5時，Y-聚谷氨酸的產(chǎn)量相對較高，因此，本文將發(fā)酵培養(yǎng)基初始最適PH值定為6. 5。實施例3
本實施例說明NaCl的不同添加量對發(fā)酵產(chǎn)Y-聚谷氨酸的影響，在上面其他最優(yōu)條件下，在發(fā)酵培養(yǎng)基中分別添加0%、2%、4%、6%、8%的NaCl進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，測定Y -聚谷氨酸產(chǎn)量。由表I可見，隨著NaCl濃度的加大，Y _聚谷氨酸的產(chǎn)量逐漸上升，超過4%時開始下降，可以認(rèn)為當(dāng)NaCl濃度達(dá)到4%時，Y-聚谷氨酸產(chǎn)量最高。表I NaCl濃度對Y -聚谷氨酸發(fā)酵的影響
NaCl 濃度(％)|0% 12% 14% 16% 18%
Y-聚谷氨酸(g/L) |l5.2|l7. l|l8.8|l6.4|l5.權(quán)利要求
1.一種利用納豆芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)Y-聚谷氨酸的方法，其特征在于將種子液按3%(v/v)比例接入裝有50mL發(fā)酵培養(yǎng)基的250mL的錐形瓶中，37°C、120r/min，培養(yǎng)24h后，于培養(yǎng)基中添加4%NaCl，繼續(xù)培養(yǎng)24h。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于具體步驟如下 (1)用接種環(huán)從菌株冷藏斜面挑取一菌環(huán)接種到裝有50mL種子培養(yǎng)基的250mL錐形瓶中，37°C，120r/min 培養(yǎng) 24h ； (2)250mL錐形瓶裝入50mL發(fā)酵培養(yǎng)基，按3%接種量接入種子液，菌種在37°C、120r/min，培養(yǎng)24h后，于培養(yǎng)基中添加NaCl，繼續(xù)培養(yǎng)24h，測定Y-聚谷氨酸產(chǎn)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于種子培養(yǎng)基(g/L):蛋白胨10，牛肉膏5，NaCl 10，蒸餾水 1000mL。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L):蔗糖25，酵母膏5，谷氨酸鈉 40，Na2HPO4 1，NaH2PO4 1，MgSO4 0. 5，蒸餾水 IOOOmL0
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(2)的pH為6.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(2)的NaCl添加量為4%。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(2)的接種量為3%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用納豆芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)γ-聚谷氨酸的方法，通過對菌株培養(yǎng)條件的研究，確定了菌株最適的發(fā)酵培養(yǎng)條件蔗糖25g/L，酵母膏5g/L，谷氨酸鈉40g/L，Na2HPO41g/L，NaH2PO41g/L，MgSO4 0.5g/L，裝液量70mL/250mL錐形瓶，初始pH為6.5，菌種在37℃、120r/min培養(yǎng)24h后添加4%NaCl，再繼續(xù)培養(yǎng)24h，γ-PGA的產(chǎn)量可達(dá)到18.04g/L。
文檔編號C12P13/02GK102643878SQ20121013507
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者張斌 申請人:蘇州百趣食品有限公司