稀土元素在枯草芽孢桿菌發酵產生γ-聚谷氨酸中的應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了稀土元素在枯草芽孢桿菌發酵產生γ-聚谷氨酸中的應用。稀土元素在枯草芽孢桿菌發酵生產γ-聚谷氨酸中的應用，所述的稀土元素能提高γ-聚谷氨酸的產量，所述的稀土元素為La3+或Ce3+。本發明在枯草芽孢桿菌的發酵液中加入稀土元素，然后將枯草芽孢桿菌接種到此發酵液中進行發酵，與不加稀土元素的對照相比，加入稀土元素能夠顯著的提高γ-聚谷氨酸的產量，因此具有廣闊的應用前景。
【專利說明】稀土元素在枯草芽孢桿菌發酵產生Y-聚谷氨酸中的應用

【技術領域】：
[0001] 本發明屬于微生物發酵領域，具體涉及稀土元素在枯草芽孢桿菌發酵產生聚 谷氨酸中的應用。

【背景技術】：
[0002] 聚谷氨酸（Poly Glutamate，簡稱PGA)是一種多聚氨基酸類的環保型多功能生物 可降解高分子材料，由D-谷氨酸和L-谷氨酸聚合而成，根據聚合方式不同可分為兩種構 型：由α -酰胺鍵聚合而成的a -PGA和由γ -酰胺鍵聚合而成的γ -PGA。其中γ -PGA為 直鏈分子，鏈之間存在大量氫鍵，具有良好的水溶性；且分子中大量游離的羧基提供了陽離 子結合的基團，使其對金屬離子具有良好的吸附性；此外，還具有生物可降解性，無毒無害， 可食用等特性；可作為諸如保水劑、增稠劑、絮凝劑、重金屬吸附劑、藥物/肥料緩釋劑即藥 物載體等原料，在農業、食品、醫藥、化妝品、環保、合成纖維和涂膜等領域具有廣泛的應用 前景。a -PGA主要由化學合成法制備，工藝復雜，副產物多且得率低；γ-PGA主要由微生物 發酵法制備，目前主要菌種為地衣芽孢桿菌屬和枯草芽孢桿菌屬，具有成本低、生產過程污 染小，因此，目前的研究主要集中在Y-PGA的微生物發酵生產。
[0003] 研究表明，稀土元素具有依賴于濃度的雙向性生物效應，70年代初期，我國將稀土 元素應用于農業生產上，不僅提高了農作物產量而且明顯改善了作物品質；近年來的研究 也表明一定劑量的稀土元素對微生物細胞的生長和代謝產物的積累具有促進作用，涉及到 的微生物菌種包括靈芝（姚強等.部分稀土元素對靈芝多糖和三萜類物質液體發酵的影響 [J].食品科學.2011 (05):224-227)、桑黃（姚強等.部分稀土元素對桑黃液體發酵的影 響[J].中國食用菌.2011 (03) :41-44.)、黑曲霉（阮南等.稀土元素對檸檬酸發酵的影響 [J].河北化工.2010, 33(4) :2-5.)、紅菇（李增利.稀土元素鐠、釹、鉺對紅菇多糖深層發 酵的影響[J].食品科學.2007 (12) :312-316)、谷氨酸棒桿菌（王燕等.稀土元素對谷氨 酸棒桿菌S9114生長和形態的影響[J].中國調味品.2005 (05) :23-25)、鏈霉菌（陸維新 等.稀土元素對嗜酸鏈霉菌的生物效應初探[J].河北省科學院學報.1992(01):53-56)、 紅酵母（見王怡平等.稀土元素對紅酵母的生長及類胡蘿卜素合成的影響[J].微生物學 通報.1999(02):117-119)等。但截止目前，關于利用稀土元素在枯草芽孢桿菌發酵產生 Y-聚谷氨酸方面的生物效應及促進作用研究尚未見報道。


【發明內容】
：
[0004] 本發明的第一個目的是提供稀土元素在枯草芽孢桿菌發酵生產聚谷氨酸中 的應用。
[0005] 稀土元素在枯草芽孢桿菌發酵生產聚谷氨酸中的應用，其特征在于，所述的 稀土元素能提高Y -聚谷氨酸的產量，所述的稀土元素為La3+或Ce3+。
[0006] -種利用稀土元素提高聚谷氨酸產量的液體發酵方法，其特征在于，包括以 下步驟：
[0007] 將稀土元素與枯草芽孢桿菌發酵培養基混合，由此得到含有稀土元素的發酵培養 基，將枯草芽孢桿菌接種到含有稀土元素的發酵培養基進行發酵培養生產聚谷氨酸；
[0008] 所述的稀土元素為La3+或Ce3+。
[0009] 優選，當為Ce3+時，其在含有稀土元素的發酵培養基中的濃度為10_2?10_ 5mM。
[0010] 優選，當為La3+時，其在含有稀土元素的發酵培養基中的濃度為1(Γ3?l(T 6mM。
[0011] 所述的枯草芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌（Bacillus substilis PGA-7)，其保藏編號 為：CCTCC NO :M206102。
[0012] 本發明在枯草芽孢桿菌的發酵液中加入稀土元素，然后將枯草芽孢桿菌接種到此 發酵液中進行發酵，與不加稀土元素的對照相比，加入稀土元素能夠顯著的提高Y -聚谷 氨酸的產量，因此具有廣闊的應用前景。

【具體實施方式】：
[0013] 以下實施例是對本發明的進一步說明，而不是對本發明的限制。
[0014] 以下實施例中的枯草芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌（Bacillus substilis PGA-7)，其 保藏于中國典型培養物保藏中心，其保藏編號為：CCTCC NO :M206102,該菌公開于專利號： 200610122640. 5,發明名稱為：γ-聚谷氨酸產生菌及利用該菌株制備γ-聚谷氨酸的方法 的專利中。
[0015] 實施例1 :
[0016] 1、配制稀土元素儲備液：
[0017] 稱取一定量的硝酸鑭或硝酸鈰，用去離子水配制成濃度為100mM的儲備液，經 0. 22 μ m濾膜過濾除菌后備用；
[0018] 2、配制液體培養基：
[0019] 稱取檸檬酸12g，L-谷氨酸22g，甘油80g，氯化銨7g，三水磷酸氫二鉀0.6g，七水 硫酸鎂0. 5g，氯化鈣0. 075g，一水硫酸錳0. 07g，六水氯化鐵0. 04g，溶于800mL去離子水 中，調節pH至7. 0?7. 5,去離子水定容1L，50mL分裝于300mL三角瓶，121°C，滅菌15min 后備用。
[0020] 3、制備枯草芽孢桿菌種子液：
[0021] 將枯草芽孢桿菌（Bacillus substilis PGA-7)斜面接種于已滅菌的上述液體培 養基中，進行搖瓶培養，培養條件為：搖床轉速130r/m，溫度37°C，時間18-24h，得到枯草芽 孢桿菌種子液。
[0022] 4、配制含有稀土元素的液體發酵培養基：
[0023] 將步驟1配制的稀土元素儲備液用滅菌去離子水進行適當稀釋，按照1 %的體積 比加入步驟2配制的液體培養基中，使鈰離子的終濃度為l(T3mM，混合均勻后即得到含有稀 土元素的液體發酵培養基。
[0024] 5、液體發酵Y -聚谷氨酸：
[0025] 將步驟3得到的枯草芽孢桿菌種子液按體積比3%?6%的接種量接種于步驟 4配制的含有稀土元素的液體發酵培養基中，進行液體發酵培養，培養條件為：搖床轉速 130r/m，溫度37°C，時間96h，得到發酵液。
[0026] 6、發酵液中聚谷氨酸含量快速測定方法：
[0027] 稱取約0. lg發酵液，加入lOOmL去離子水溶解，作為待測樣品稀釋液；從中取2mL 與2mL的200 μ g/mL CPC (季銨鹽氯化十六烷基吡啶）溶液混合，充分震蕩混勻，靜置后采 用分光光度法測定反應液在680nm處的吸光度A_，根據標準曲線和稀釋倍數計算發酵液 中Y -聚谷氨酸含量（g/L)。
[0028] 通過本實施方法，在發酵48h時，發酵液中聚谷氨酸含量為18. 047g/L，比未添 加稀土元素，按照同樣處理的對照組可提高10. 24%。
[0029] 實施例2 :
[0030] 本實施例與實施例1基本相同，所不同之處在于鈰離子的終濃度為l(T2mM，在發酵 72h時后，發酵液中γ -聚谷氨酸含量為21. 88g/L，比未添加稀土元素，按照同樣處理的對 照組可提商9. 55%。
[0031] 實施例3:
[0032] 本實施例與實施例1基本相同，所不同之處在于鈰離子的終濃度為l(T5mM，在發酵 24h時后，發酵液中γ -聚谷氨酸含量為6. 39g/L，比未添加稀土元素，按照同樣處理的對照 組可提聞18. 66%。
[0033] 實施例4 :
[0034] 本實施例與實施例1基本相同，所添加的稀土元素為硝酸鑭，鑭離子的終濃度為 l(T3mM，在發酵96h時后，發酵液中γ -聚谷氨酸含量為22. 60g/L，比未添加稀土元素，按照 同樣處理的對照組可提高21. 99%。
[0035] 實施例5 :
[0036] 本實施例與實施例1基本相同，所添加的稀土元素為硝酸鑭，鑭離子的終濃度為 l(T6mM，在發酵48h時后，發酵液中γ-聚谷氨酸含量為13.39g/L，比未添加稀土元素，按照 同樣處理的對照組可提高11. 94%。
【權利要求】
1. 稀土元素在枯草芽孢桿菌發酵生產聚谷氨酸中的應用，其特征在于，所述的稀 土元素能提高Υ -聚谷氨酸的產量，所述的稀土元素為La3+或Ce3+，所述的枯草芽孢桿菌為 枯草芽孢桿菌（Bacillus substilis PGA-7)，其保藏編號為：CCTCC NO :M206102。
2. -種利用稀土元素提高聚谷氨酸產量的液體發酵方法，其特征在于，包括以下 步驟： 將稀土元素與枯草芽孢桿菌發酵培養基混合，由此得到含有稀土元素的發酵培養基， 將枯草芽孢桿菌接種到含有稀土元素的發酵培養基進行發酵培養生產聚谷氨酸； 所述的稀土元素為La3+或Ce3+; 所述的枯草芽孢桿菌為枯草芽孢桿菌（Bacillus substilis PGA-7)，其保藏編號為： CCTCC NO :M206102。
3. 根據權利要求2所述的液體發酵方法，其特征在于，當為Ce3+時，其在含有稀土元素 的發酵培養基中的濃度為ΚΓ 2?l(T5mM。
4. 根據權利要求2所述的液體發酵方法，其特征在于，當為La3+時，其在含有稀土元素 的發酵培養基中的濃度為ΚΓ 3?l(T6mM。
【文檔編號】C12R1/125GK104195192SQ201410360081
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年1月27日
【發明者】陳愛美, 施慶珊, 林萬泉, 黃小茉, 謝小保, 陳儀本 申請人:廣東省微生物研究所