一种利用纳豆芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸的方法[发明专利]

*CN102643878A*

(10)申请公布号 CN 102643878 A(43)申请公布日 2012.08.22

(12)发明专利申请

(21)申请号 201210135073.2(22)申请日 2012.05.04

(71)申请人苏州百趣食品有限公司

地址215000 江苏省苏州市苏州工业园区金

鸡湖路88号1幢506室(72)发明人张斌

(74)专利代理机构江苏致邦律师事务所 32230

代理人王伟(51)Int.Cl.

C12P 13/02(2006.01)C12R 1/07(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页权利要求书1页 说明书2页 附图1页

(54)发明名称

一种利用纳豆芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸的方法(57)摘要

本发明提供了一种利用纳豆芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸的方法，通过对菌株培养条件的研究，确定了菌株最适的发酵培养条件：蔗糖25g/L，酵母膏5g/L，谷氨酸钠40g/L，Na2HPO41g/MgSO4 0.5g/L，装液量70mL/250mLL，NaH2PO41g/L，锥形瓶，初始pH为6.5，菌种在37℃、120r/min培养24h后添加4%NaCl，再继续培养24h，γ-PGA的产量可达到18.04g/L。

CN 102643878 ACN 102643878 A

权 利 要 求 书

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1.一种利用纳豆芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于将种子液按3%（v/v）比例接入装有50mL发酵培养基的250mL的锥形瓶中，37℃、120r/min，培养24h 后，于培养基中添加4%NaCl，继续培养24h。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体步骤如下：（1）用接种环从菌株冷藏斜面挑取一菌环接种到装有50mL 种子培养基的250mL锥形瓶中，37℃，120r/min培养24h；

（2）250mL 锥形瓶装入50mL 发酵培养基，按3%接种量接入种子液，菌种在37℃、120r/min，培养24h 后，于培养基中添加NaCl，继续培养24h，测定γ-聚谷氨酸产量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于种子培养基（g/L）: 蛋白胨10，牛肉膏5，NaCl 10，蒸馏水1000mL。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于发酵培养基（g/L）：蔗糖25，酵母膏5，谷氨酸钠40，Na2HPO4 1，NaH2PO4 1，MgSO4 0.5，蒸馏水1000mL。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤（2）的pH为6.5。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤（2）的NaCl添加量为4%。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤（2）的接种量为3%。

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CN 102643878 A

说 明 书

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一种利用纳豆芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸的方法

技术领域

[0001]

本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用纳豆芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨

酸的方法。

背景技术

[0002] γ-聚谷氨酸是由L-谷氨酸或D-谷氨酸通过γ-酰胺键结合形成的一种水溶性的生物高分子材料。由于γ-聚谷氨酸具有吸水性、可降解性、水解性等众多特性，因此被广泛用于医药、食品加工、农业、绿化以及水处理等多种领域，具有极大的开发价值和应用前景。

[0003] γ-聚谷氨酸最初发现是作为炭疽芽孢杆菌荚膜的一种主要成分而存在，后来人们陆续发现多种芽孢杆菌都能在胞外产生γ-聚谷氨酸。由于纳豆芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌的易培育性和安全性，现在聚谷氨酸的生产大多报道由此类菌株产生。尽管许多研究者对微生物发酵法生产γ-聚谷氨酸进行了大量研究，但产率普遍还处于较低水平，生产成本高，这在很大程度上限制了γ-聚谷氨酸的工业生产与应用。由于γ-聚谷氨酸生物合成的机理至今尚不很清楚，而且菌株生成γ-聚谷氨酸的代谢途径复杂，调节方式多样，目前提高其生产效率的方法主要依靠选育优良菌种和优化发酵工艺。[0004] 发酵是一种复杂的生化过程，受很多因素的影响，如菌体自身的生产性能、培养基的配比、种子的质量、发酵条件和发酵过程控制等都与目的产物的产出有密切的关系。在工业生产中，为了最大限度的发挥菌体的生产能力，应该提供最优的生产培养基和培养条件。因此，探索菌株高产特性充分表达的最优培养条件是发酵生产的基础和关键。发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供了一种利用纳豆芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸的方法，通过对菌株培养条件的研究，确定了菌株最适的发酵培养条件：蔗糖25g/L，酵母膏5g/L，谷氨酸钠40g/L，Na2HPO4 1g/L，NaH2PO4 1g/L，MgSO4 0.5g/L，装液量70mL/250 mL 锥形瓶，初始pH 为6.5，菌种在37℃、120r/min培养24h 后添加4% NaCl，再继续培养24 h，γ-聚谷氨酸 的产量可达到18.04 g/L。

[0006] 一种利用纳豆芽孢杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于将种子液按3%（v/v）比例接入装有50mL发酵培养基的250mL的锥形瓶中，37℃、120r/min，培养24h 后，于培养基中添加4%NaCl，继续培养24h。[0007] 1．步骤1所描述的方法，具体步骤如下：

（1）用接种环从菌株冷藏斜面挑取一菌环接种到装有50mL 种子培养基的250mL锥形瓶中，37℃，120r/min培养24h。

[0008] （2）250mL 锥形瓶装入50mL 发酵培养基，按2%接种量接入种子液，菌种在37℃、

120r/min，培养24h 后，于培养基中添加NaCl，继续培养24h，测定γ-聚谷氨酸产量。[0009] 3.步骤2所述种子培养基（g/L）: 蛋白胨10，牛肉膏5，NaCl 10，蒸馏水1000mL。

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CN 102643878 A[0010]

说 明 书

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4.步骤2所述的发酵培养基（g/L）：蔗糖25，酵母膏5，谷氨酸钠40，Na2HPO4 1，

NaH2PO4 1，MgSO4 0.5，蒸馏水1000mL。[0011] 5.步骤2（2）所述的最适pH为6.5。[0012] 6.步骤2（2）所述的NaCl添加量为4%。[0013] 7.步骤2（2）所述的最优接种量为3%。附图说明

图1不同接种量与γ-聚谷氨酸产量之间的关系。[0015] 图2不同初始pH值与γ-聚谷氨酸产量之间的关系。

[0014]

具体实施方式

[0016] 下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。[0017] 本发明的所使用微生物纳豆芽孢杆菌（食品级），购买自广州农冠（合资）生物科技有限公司。

[0018] 实施例1

本实施例说明不同接种量对发酵产γ-聚谷氨酸的影响，将种子液以1%、2%、3%、4%、5%接种量转接入50mL发酵培养基中进行发酵培养，培养24h 后，于培养基中添加4%NaCl，继续培养24h。

[0019] 由图1可以看出，当接种量为3%时得到的γ-聚谷氨酸产量最高，当接种量分别为1%、2%、3%时，发酵液中的最终γ-聚谷氨酸的产量是随着接种量的增加而增加的，说明加大了接种量，有利于γ-聚谷氨酸的快速增长；接种量在4%、5%时，发酵液中的γ-聚谷氨酸产量反而下降，可能是随着接种量的增加，由种子培养基中带来的代谢废物增多，且菌体生长过快，细胞衰亡加速，从而影响γ-聚谷氨酸产量。[0020] 实施例2

本实施例说明不同发酵液初始pH值对菌体发酵产γ-聚谷氨酸的影响，调节发酵培养基的初始pH值分别为：4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0，培养24h 后，于培养基中添加4%NaCl，继续培养24h后测定发酵液γ-聚谷氨酸含量。

[0021] 微生物生长阶段和产物合成阶段的最适pH值通常是不一样的，这不仅与菌种特性有关，也与产物的化学性质有关。由图2可知，在初始pH值为6.5时，γ-聚谷氨酸的产量相对较高，因此，本文将发酵培养基初始最适pH值定为6.5。[0022] 实施例3

本实施例说明NaCl的不同添加量对发酵产γ-聚谷氨酸的影响，在上面其他最优条件下，在发酵培养基中分别添加0%、2%、4%、6%、8%的NaCl进行发酵培养，测定γ-聚谷氨酸产量。

[0023] 由表1可见，随着NaCl浓度的加大，γ-聚谷氨酸的产量逐渐上升，超过4%时开始下降，可以认为当NaCl浓度达到4% 时，γ-聚谷氨酸产量最高。[0024] 表1 NaCl浓度对γ-聚谷氨酸发酵的影响

NaCl浓度（%）γ-聚谷氨酸（g/L）

0%2%4%6%8%

15.217.118.816.415.44

CN 102643878 A

说 明 书 附 图

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图1

图2

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