[發明專利]一種多粘類芽孢桿菌及利用其制備光學純R,R型2,3-丁二醇的方法

有效

• 申請號: 200910026807.1
• 申請日: 2009-06-01
• 公開（公告）號: CN101565683A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 高健;彭斌;李鳳偉;邵榮
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P7/18;C12R1/01
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 肖明芳

技術領域

本發明屬于發酵工程技術領域，涉及一種多粘類芽孢桿菌及利用其制備光學純R，R型2，3-丁二醇的方法。

背景技術

能源植物——菊芋是一種多年生草本植物，俗稱洋姜、鬼子姜，具有耐鹽堿、產量大等優點。菊芋中含有菊粉(又稱菊糖)，系多聚果糖，可占濕重的15～20％、干重的80％左右，灘涂荒地生物量可達3～6噸/畝。利用荒地及灘涂資源面積發展菊芋的規模化種植，并以之為基礎形成生物基產品開發的產業鏈，能充分利用和改良廣袤的灘涂鹽堿地，提高菊芋的附加值和沿海農民的種植積極性。在獲得產業經濟效益的同時，還能實現生態治理，解決資源和環境的問題，潛力巨大。利用菊芋菊粉水解產果糖或低聚果糖，近年來引起了國內外學者的廣泛關注，成為研究熱點。

2，3-丁二醇是重要的四碳平臺化合物，用途廣泛，可應用到化工、食品、燃料以及航空航天等多個領域，具有生物降解性。2，3-丁二醇存在3個旋光異構體，分別為R，R型、S，S型和meso型(內消旋型)，結構式如下：

手性R，R-2，3-丁二醇可用于抗凍劑等，此外，合成手性化合物如藥物等底物必然要求具有單一構型的2，3-丁二醇。

目前化學法生產2，3-丁二醇主要是以石油裂解時產生的四碳類碳氫化合物在高溫、高壓下水解得到的，且產物為混合型的2，3-丁二醇。生物法生產2，3-丁二醇的主要菌種有：克雷伯氏菌屬(Klebsiella)、芽孢桿菌屬(paenibacillus)、假單胞菌屬(Pseudomonas)和沙雷氏菌屬(Serratia)，在這些菌種中，克雷伯氏菌屬的產酸克雷伯氏菌(Klebsiella?oxytoca)和芽孢桿菌屬的多粘類芽孢桿菌(paenibacillus?polymyxa)顯示出較高的生產2，3-丁二醇的潛力。上述微生物發酵產2，3-丁二醇的研究均以單糖作為原料，如葡萄糖、木糖等，尚未發現以未經任何水解處理的多糖直接作為底物、邊糖化邊發酵的做法。另外，微生物合成的2，3-丁二醇大多數是旋光異構體的混合物。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能產菊粉酶的多粘類芽孢桿菌，用于制備光學純R，R型2，3-丁二醇。

本發明還要解決的一個技術問題是提供上述多粘類芽孢桿菌利用未經任何水解處理的菊芋菊粉作為唯一碳源制備光學純R，R型2，3-丁二醇的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

本發明人實驗室選育并保藏的微生物菌株為多粘類芽孢桿菌(paenibacilluspolymyxa)ZJ-9，目前該菌株保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(簡稱CGMCC)，保藏單位地址：北京市朝陽區大屯路，中國科學院微生物研究所，登記入冊的編號是CGMCC?No.3044，保藏日期是：2009年4月29日。以此菌作為生產菌株。

CGMCC?No.3044菌株具有下述性質：

1、菌落形態學特征：

在營養瓊脂上，30℃培養48h出現白色小菌落()，菌落呈圓形，表面光滑，粘狀，中央凸起，透明。適當延長培養，菌落增大，細胞的尺寸和形狀變化很小。

2、生理與生化特性：

a.培養溫度：28～39℃，最適溫度為30℃；

b.在pH?5.0～7.5范圍內生長；

c.色素產生情況：不產色素；

d.耐NaCl濃度：在5％濃度可以生長。

3、16S?rDNA序列分析：

測得16S?rDNA大部分序列1498bp，具體如SEQ?ID?No.1所示。將所測序列從GeneBank數據庫中的相關種進行比較，構建16S?rDNA全序列為基礎的系統發育樹。結果表明：菌株ZJ-9與多粘類芽孢桿菌達到99.9％同源。結合形態學觀察、生理生化鑒定認定本發明使用的是多粘類芽孢桿菌，具體為多粘類芽孢桿菌ZJ-9(CGMCC?No.3044)。

4、營養特征：