[發(fā)明專利]一株產(chǎn)3-羥基丁酮的芽孢桿菌及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310289934.7
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN103333842A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙祥穎;劉建軍;張家祥;楊麗萍;田延軍;范宜曉;韓延雷
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省食品發(fā)酵工業(yè)研究設(shè)計(jì)院
• 主分類號(hào): C12N1/20
• 分類號(hào): C12N1/20;C12P7/26;C12R1/125
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 彭成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一株產(chǎn)3-羥基丁酮的枯草芽孢桿菌，及其在生產(chǎn)3-羥基丁酮中的應(yīng)用，屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

3-羥基丁酮（acetoin）又名乙偶姻、乙酰甲基甲醇，自然存在于玉米、葡萄、可可、蘋果、香蕉、干酪、肉類等許多食品中，具有特有的奶油香味。

3-羥基丁酮是一種應(yīng)用廣泛、令人喜愛的食用香料，是國際上常用的香料品種。主要用作奶油、乳品、酸奶和草莓型等香料，中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB2760-86規(guī)定其為允許使用的食品香料。80%含量的3-羥基丁酮俗稱“醋嗡”，是酒類調(diào)香中一個(gè)重要的品種。3-羥基丁酮還是一種重要的化工合成原料和醫(yī)藥中間體。2004年美國能源部將其列為30種優(yōu)先開發(fā)的平臺(tái)化合物之一（黃和等CN101294143A）。

3-羥基丁酮的生產(chǎn)主要是以丁二酮或2,3-丁二醇為原料通過化學(xué)法合成（張曉舟等，江蘇化工,2001,29(2):29-31.）。化學(xué)合成方法生產(chǎn)3-羥基丁酮一般都是以丁二酮或2,3-丁二醇為原料。丁二酮或2,3-丁二醇這兩種化合物也是重要的合成香料，非大宗化學(xué)品，要大規(guī)模生產(chǎn)3-羥基丁酮，原料來源將會(huì)受到限制。同時(shí)化學(xué)合成方法制備3-羥基丁酮，反應(yīng)過程相對復(fù)雜，轉(zhuǎn)化率較低，產(chǎn)品純度低，過程污染較重，因此，人們將目光逐步轉(zhuǎn)向了生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)3-羥基丁酮。

生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)3-羥基丁酮具有原料來源豐富、條件溫和、環(huán)境友好等優(yōu)勢，能從根本上改變3-羥基丁酮生產(chǎn)過程中所面臨的資源與環(huán)境壓力。3-羥基丁酮是多種微生物糖代謝的中間產(chǎn)物（Xiao?Z，Xu?P.Acetoin?metabolism?in?Bacteria.Criti-cal?Reviews?in?Microbiology，2007，33:127-140．），理論上講以糖質(zhì)為原料利用微生物發(fā)酵可以生產(chǎn)3-羥基丁酮。早期關(guān)于微生物產(chǎn)生3-羥基丁酮的文獻(xiàn)報(bào)道多數(shù)是關(guān)于3-羥基丁酮代謝途徑理論方面的研究（Lopez?et.al.Acetoin?Degradation?in?Bacillus?subtilis?by?Direct?Oxidative?Cleavage.Eur.J.Biochem.57,425-430(1975)），微生物在生長過程中會(huì)合成3-羥基丁酮，但在后續(xù)生長過程中3-羥基丁酮又會(huì)被作為碳源利用，培養(yǎng)液中3-羥基丁酮濃度很低，3-羥基丁酮不會(huì)過量積累。另外，3-羥基丁酮作為產(chǎn)物積累的研究一般是作為2,3-丁二酮和2,3-丁二醇發(fā)酵的副產(chǎn)物提及(Braneni?et.al.Diacetyl?and?Acetoin?Production?by?Lactobacillus?casei.Applied?Microbiology,1971,(10):517-521；Yu?et.al.Fed-batch?approach?to?production?of2,3-butanediol?by?Klebsiella?pneumoniae?grown?on?high?substrate?concentration.Appl?Environ?Microbial,1983,V46:630-635)，3-羥基丁酮作為主要目標(biāo)產(chǎn)物的研究比較少見。但，近年來隨著化石資源的逐漸枯竭，利用生物技術(shù)生產(chǎn)化學(xué)品成為工業(yè)生物技術(shù)的研究熱點(diǎn)，有關(guān)3-羥基丁酮直接作為目標(biāo)產(chǎn)物的文獻(xiàn)報(bào)道也在逐年增多（李樹波等，微生物生產(chǎn)3-羥基丁酮研究進(jìn)展，生物加工過程，2011，9(6)：63-68．）。發(fā)明人注意到近年來文獻(xiàn)報(bào)道的3-羥基丁酮產(chǎn)生菌株中，芽孢桿菌屬的菌株3-羥基丁酮發(fā)酵產(chǎn)率普遍較高(許平等，一株高產(chǎn)3-羥基丁酮的短小芽孢桿菌，中國專利，CN100343385C，2004；趙祥穎等，一株產(chǎn)高純度3-羥基丁酮的枯草芽孢桿菌，中國專利，CN101016530A，2007；許正宏等，一株高產(chǎn)3-羥基丁酮地衣芽孢桿菌MEL09的篩選和應(yīng)用，中國專利，CN101899407A，2010；任瀟等，枯草芽孢桿菌發(fā)酵產(chǎn)3-羥基丁酮的條件優(yōu)化，食品科技，2010,35(8)：13-17；范宜曉等，產(chǎn)3-羥基丁酮菌株的篩選及產(chǎn)物分析，食品發(fā)酵工業(yè)，2012,38(11):42-46)。芽孢桿菌屬菌株與其他菌株相比3-羥基丁酮產(chǎn)率高、副產(chǎn)物少，同時(shí)芽孢桿菌屬菌株還具有非致病菌、易培養(yǎng)等特點(diǎn)，是微生物發(fā)酵優(yōu)先利用的微生物種類之一（Michael?et.al..Bacillus?introduction．Encyclopediaof?Food?Microbiology，1999:13-119．）。因此，本發(fā)明將芽孢桿菌菌株作為生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)3-羥基丁酮目的菌株篩選的主要方向。