一种利用酵母全细胞催化合成三磷酸腺苷的方法
阅读说明：本技术 一种利用酵母全细胞催化合成三磷酸腺苷的方法 (Method for catalytically synthesizing adenosine triphosphate by using yeast whole cell ) 是由 汤亦文 陈晓春 张磊 李梓阳 蔡家栋 于 2021-04-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用酵母全细胞催化合成三磷酸腺苷的方法,将酵母接种到含解偶联剂的培养基中,催化合成培养,即得。本发明通过添加解偶联剂进行催化合成,单批催化合成时间由7h缩短至5h,产量由20.5g/L提高至38.6g/mL。该方法可以显著的缩短催化合成工时提高催化合成产量,所用的催化合成促进剂添加量少,成本低,操作简单,效果明显,减少生产成本。(The invention discloses a method for catalytically synthesizing adenosine triphosphate by using yeast whole cells, which comprises the steps of inoculating yeast into a culture medium containing a uncoupler, and carrying out catalytic synthesis culture. According to the invention, the catalytic synthesis is carried out by adding the uncoupler, the single-batch catalytic synthesis time is shortened from 7h to 5h, and the yield is improved from 20.5g/L to 38.6 g/mL. The method can obviously shorten the working hour of catalytic synthesis and improve the yield of catalytic synthesis, and the used catalytic synthesis accelerator has the advantages of small addition amount, low cost, simple operation, obvious effect and production cost reduction.)
技术领域
本发明属于微生物催化合成领域，具体涉及一种利用酵母全细胞催化合成三磷酸腺苷的方法。
背景技术
三磷酸腺苷作为一种重要的功能物质，ATP在生命体的各种代谢过程中起到代谢活动中心的作用；是机体内进行各种生理、生化活动(如肌肉收缩、躯体运动、心肌跳动、呼吸、神经传导、由小分子合成大分子物质等)所需能量的直接供给者。CTP、GTP和UTP的生成和补充都有赖于ATP。ATP被称作是细胞内能量的“通用货币”。ATP作为最重要的能量供体，在临床上用于心、脑、血管疾病及一系列功能、代谢所引起的炎症的治疗和辅助治疗。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种利用酵母全细胞催化合成三磷酸腺苷的方法。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种利用酵母全细胞催化合成三磷酸腺苷的方法，将酵母接种到含解偶联剂的培养基中，催化合成培养，即得。
其中，所述解偶联剂为2，4-二硝基苯酚(DNP)、羰基氰化物-间-氯苯基(CCCP)、羰基氰化物-对-三氟甲氧基苯基腙(FCCP)、缬氨霉素、乙醇和水杨酸的任意一种或几种组合；优选地，所述解偶联剂为DNP、CCCP和FCCP中的任意一种或两种组合；进一步优选地，所述解偶联剂为DNP，或CCCP和FCCP中的任意一种或两种组合与DNP的组合。
其中，所述解偶联剂的浓度为0.1-20g/L培养基；优选地，所述偶联剂的浓度为1-10g/L培养基；进一步优选地，所述偶联剂的浓度为1-8g/L培养基。
其中，所述培养基还包括如下组分：葡萄糖0.5-50g/L，腺苷5-50g/L，磷酸二氢钾1-40g/L，磷酸氢二钾1-40g/L，硫酸铵0.1-20g/L，氯化镁0.1-20g/L，氯化钠0.1-20g/L；优选地，所述的培养基包括如下组分：葡萄糖40g/L，腺苷40g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L。
其中，所述培养基的溶剂为水。
其中，所述培养基的pH为5.0-8.0。
其中，所述酵母为酿酒酵母；其中，现有技术中的酿酒酵母菌能应用于本发明；优选地，所述酵母为本公司保藏酿酒酵母保藏编号CGMCC No.7522，已公开于中国专利CN201410057913.7：一种用于发酵生产核糖核酸的酿酒酵母菌及其应用。
其中，所述酵母的接种量为20-300g/L培养基；优选地，所述酵母的接种量为100-300g/L培养基；进一步优选地，所述酵母的接种量为200-300g/L培养基；更进一步优选地，所述酵母的接种量为285g/L培养基。
其中，所述催化合成培养的温度为38-40℃。
其中，所述催化合成培养的时间为4-10h；优选地，所述催化合成培养的时间为7h。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：
本发明通过添加解偶联剂进行催化合成，单批催化合成时间由7h缩短至5h，产量由20.5g/L提高至38.6g/mL。该方法可以显著的缩短催化合成工时提高催化合成产量，所用的催化合成促进剂添加量少，成本低，操作简单，效果明显，减少生产成本。
具体实施方式
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
以下实施例中所用的酵母为酿酒酵母(公司保藏酿酒酵母保藏编号CGMCCNo.7522)。
实施例1.1
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，DNP 3.0g/L，溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在33g/L，停止催化合成。
对比例1
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成7小时后产量稳定在20.5g/L，停止催化合成。
实施例1.2
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，CCCP 3.0g/L，溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在25g/L，停止催化合成。
实施例1.3
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，FCCP 3.0g/L，溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在22g/L，停止催化合成。
实施例2.1
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，DNP 1.5g/L，CCCP 1.5g/L溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在38g/L，停止催化合成。
实施例2.2
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，DNP 1.5g/L，FCCP 1.5g/L溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在35g/L，停止催化合成。
实施例2.3
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，CCCP 1.5g/L，FCCP 1.5g/L溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在23g/L，停止催化合成。
实施例3
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，DNP 1.0g/L，CCCP1.0 g/L，FCCP 1.0g/L溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在34g/L，停止催化合成。
实施例4
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，DNP 2.0g/L，CCCP 2.0g/L，FCCP 2.0g/L溶剂为水，pH6.8。
化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在37g/L，停止催化合成。
实施例5.1
催化合成培养基的配制：葡萄糖30g/L，腺苷30g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，DNP 1.5g/L，CCCP 1.5g/L，溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在42g/L，停止催化合成。
实施例5.2
催化合成培养基的配制：葡萄糖40g/L，腺苷40g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，DNP 3g/L，CCCP 1.5g/L，溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在50g/L，停止催化合成。
实施例6
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，DNP 2.0g/L，CCCP 2.0g/L，溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在38g/L，停止催化合成。
实施例7：
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，DNP 3.0g/L，CCCP 1.0g/L，溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在37g/L，停止催化合成。
实施例8：
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，缬氨霉素1.0g/L，溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在23g/L，停止催化合成。
实施例9：
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，乙醇1.0g/L，溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在22g/L，停止催化合成。
实施例10：
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，水杨酸1.0g/L，溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在23g/L，停止催化合成。
实施例11：
催化合成培养基的配制：葡萄糖20g/L，腺苷20g/L，磷酸二氢钾15g/L，磷酸氢二钾5g/L，硫酸铵2g/L，氯化镁2g/L，氯化钠5g/L，DNP 1.0g/L，溶剂为水，pH6.8。
催化合成：10L搅拌罐中装入6L培养基，接入酿酒酵母285g/L进行催化合成培养，在催化合成罐中温度为38℃的条件下催化合成5小时后产量稳定在28g/L，停止催化合成。
从上述实施例的结果可以看出，本发明通过添加解偶联剂类物质进行催化合成，单批催化合成时间由7h缩短至5h，产量由20.5g/L提高至38g/L。且该方法可以显著的缩短催化合成工时提高催化合成产量，所用的促进剂添加量少，成本低，操作简单，效果明显，减少生产成本。
本发明提供了一种利用酵母全细胞催化合成三磷酸腺苷的方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
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