[發(fā)明專利]一種產(chǎn)酸克雷伯氏菌及其應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710021641.5
• 申請日: 2007-04-19
• 公開（公告）號: CN101063095A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃和;紀(jì)曉俊;李霜;杜軍;練敏;高振;胡南
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P7/18;C12R1/22
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 徐冬濤;劉成群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種產(chǎn)酸克雷伯氏菌，利用該產(chǎn)酸克雷伯氏菌生物合成2，3-丁二醇并降低該過程中副產(chǎn)物有機(jī)酸產(chǎn)量的方法，以及該產(chǎn)酸克雷伯氏菌在2，3-丁二醇生物合成過程中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

2，3-丁二醇廣泛應(yīng)用于化工、食品、燃料以及航空航天等多個領(lǐng)域(Syu?M?J.ApplMicrobiol?Biotechnol，2001，55(1)：10-18)。其脫水產(chǎn)物甲乙酮是一種低沸點(diǎn)的溶劑，可應(yīng)用于涂料、粘結(jié)劑、潤滑劑、染料、油墨等行業(yè)，同時又能用作有機(jī)合成香料、抗氧劑等的中間體；酯化后的脫水產(chǎn)物1，3-丁二烯是一種重要的石油化工基礎(chǔ)有機(jī)原料和合成橡膠單體；同甲乙酮濃縮脫氫后形成的辛烷異構(gòu)體，可用來生產(chǎn)高級航空用油；其高價值的衍生物3-羥基丁酮(乙偶姻)和丁二酮廣泛應(yīng)用于食品、香料以及化妝品等行業(yè)；同時因其熱值較高(27,200kJ/kg)，同乙醇(29,100kJ/kg)相當(dāng)，可作為燃料添加劑使用。手性2，3-丁二醇除了以上用途外，還可用作為藥物的手性載體和液晶材料的手性添加劑(Garg?S，Jain?A.Bioresour?Technol，1995，51(2)：103-109)。

目前化學(xué)法生產(chǎn)2，3-丁二醇，主要是以石油裂解時產(chǎn)生的四碳類的碳?xì)浠衔?主要成分是77％的丁烯和23％的丁烷和異丁烷的混合物)為原料，混合物中的丁烯經(jīng)過HClO的氧化及NaOH的作用后，在高溫高壓下水解得到幾種不同種類的丁二醇(2，3-丁二醇和1，2-丁二醇等)，然后再通過減壓分餾的方法分離獲得。而自然界中的某些細(xì)菌具有產(chǎn)2，3-丁二醇的能力，主要包括克雷伯氏菌屬(Klebisella)、芽孢桿菌屬(Bacillus)、腸桿菌屬(Enterobacter)等(Afschar?A?S，Vaz?Rossell?C?E，Jonas?R，et?al.J?Biotechnol，1993，27(3)：317-329)。在這些細(xì)菌中，克雷伯氏菌屬的產(chǎn)酸克雷伯氏菌Klebsiella?oxytoca和芽孢桿菌屬的多粘芽孢桿菌Bacillus?polymyxa顯示出較高的生產(chǎn)2，3-丁二醇的潛力，尤其是前者，因?yàn)榫哂袑拸V的底物范圍以及對培養(yǎng)條件具有很好的適應(yīng)能力等優(yōu)點(diǎn)，所以經(jīng)常用于生物合成2，3-丁二醇的研究(Jansen?N?B，F(xiàn)lickinger?M?C，Tsao?G?T.BiotechnolBioeng，1984，26(4)：362-369)。而后者雖然產(chǎn)2，3-丁二醇的能力不及前者，但其能夠分泌淀粉酶，因而可以直接利用淀粉類物質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)2，3-丁二醇；而且該菌株產(chǎn)生的2，3-丁二醇中，主要是D型的2，3-丁二醇(Mas?C?D，Jansen?N?B，Tsao?G?T.Biotechnol?Bioeng，1988，31(3)：366-377)，常用于制備手性2，3-丁二醇，因而也是微生物發(fā)酵法生產(chǎn)2，3-丁二醇的熱門菌株之一。2，3-丁二醇發(fā)酵的主要特點(diǎn)有：2，3-丁二醇對菌株的毒性小，從而可以在發(fā)酵罐中進(jìn)行高濃度的發(fā)酵生產(chǎn)；以Klebsiella?oxytoca為代表的2，3-丁二醇的生產(chǎn)菌株的不僅可以利用各種主要的糖類(己糖、戊糖和一些二糖等)，還可以利用纖維素和半纖維素水解所產(chǎn)生的糖醛酸，底物譜十分寬廣。2，3-丁二醇的化學(xué)合成方法的成本同生物法相比要高得多，而且同生物法相比，化學(xué)法過程繁瑣，不易操作，所以一直很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，其用途也沒有得到充分的開發(fā)。用生物法來制備2，3-丁二醇既符合綠色化工的要求，又可以克服化學(xué)法生產(chǎn)的困難，同時可以實(shí)現(xiàn)人類社會生產(chǎn)由傳統(tǒng)的以不可再生化石資源為原料的石油煉制向以可再生生物質(zhì)資源為原料的生物煉制轉(zhuǎn)型(Ragauskas?A?J，Williams?C?K，Davison?B?H，et?al.Science，2006，311(5760)：484-498)，逐漸減少對日益枯竭的石油資源的依賴。近年來，隨著石油價格的日益攀升，用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)2，3-丁二醇，并對其系列衍生物進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用逐漸引起了人們的關(guān)注(Syu?M?J.Appl?Microbiol?Biotechnol，2001，55(1)：10-18)。