[發明專利]一種添加氨基酸促進微生物合成2,3-丁二醇的方法

有效

• 申請號: 201710598279.1
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107354178B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 高健;曹燦;張麗;徐虹;薛鋒;倪浩;黃巍巍
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: C12P7/18
• 分類號: C12P7/18;C12N1/38;C12N1/20;C12R1/01
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王艷

本發明公開一種添加氨基酸促進微生物合成2，3?丁二醇的方法，包括以下步驟：1)配制多粘類芽孢桿菌的種子培養基，接種活化的多粘類芽孢桿菌至種子培養基中進行種子培養，制得多粘類芽孢桿菌種子液；2)配制多粘類芽孢桿菌的發酵培養基，在接種種子液前向發酵培養基中加入氨基酸，氨基酸的初始濃度為0.5～2.5g/L；3)將步驟1)制得的多粘類芽孢桿菌種子液接種至步驟2)制得的發酵培養基中進行發酵培養。本發明通過在發酵培養基加入特定濃度的氨基酸，使得多粘類芽孢桿菌發酵過程中的菌體生長量增加，并使菌體內的代謝活動旺盛，提升了對目標產物2，3?丁二醇的合成能力，提高了菌體對于底物的利用率、目標產物的產量以及生產強度。

技術領域

本發明屬于生物化工領域，具體涉及一種添加氨基酸促進微生物合成2，3- 丁二醇的方法。

背景技術

2，3-丁二醇(2，3-Butanediol，簡寫為2，3-BD)在化工、食品、燃料及航空航天等領域均有著優良的應用前景，其燃燒值為27198J/g，媲美乙醇(29005J/g)，是極具潛力的液體燃料，其眾多的衍生物，如甲乙酮、1，3-丁二烯、異構化辛烷以及3-羥基-2-丁酮(俗稱乙偶姻)等，也廣泛應用于油漆、橡膠、優質航空用油以及食品添加劑等產品的生產過程。

2，3-丁二醇的制備方法分為化學合成法和生物發酵法。化學合成法合成2，3 丁二醇的過程如圖1所示，以石油裂解后形成的1-丁醇為原料，依次合成化合物 1-丁烯、2-氯丁烷、2-丁烯和3-溴-2-丁醇，最后水解3-溴-2-丁醇制得混旋型的 2，3-丁二醇。上述2，3-丁二醇的工業化合成方法存在工藝復雜、生產成本高以及環境污染嚴重等弊端，不利于可持續發展，不符合環境友好型經濟發展的主題。 R，R-2，3-丁二醇等單一構型2，3-丁二醇的制備，需要在此基礎上對混旋型2，3-丁二醇進行進一步的手性拆分。生物法合成2，3-丁二醇的過程如圖2所示，以非糧可再生的資源(菊芋、乳清、糖蜜和木質纖維素等)為原料，通過稀酸水解或酶解制得的糖液，可供微生物代謝利用制備2，3-丁二醇。與化學合成法相比，生物煉制的原料為可再生資源，減少了對日益枯竭的石油資源的依賴性，且工藝過程簡單，減少了化學法合成過程中造成的環境污染。

菌種的選擇對生物發酵法制備2，3-丁二醇十分關鍵。目前，已報道的用于2，3- 丁二醇生產的菌屬主要有：克雷伯氏桿菌屬(Klebsiella)、芽孢桿菌屬(Bacillus)、腸桿菌屬(Enterobacter)以及沙雷氏菌屬(Serratia)等兼性厭氧菌，其中研究較多的是克雷伯氏桿菌和芽孢桿菌。由于Klebsiella被世界衛生組織界定為條件致病菌(pathogenicmicroorganisms)，使得其在大規模工業化制備2，3-丁二醇時存在一定的安全隱患。不同于克雷伯氏菌，多粘類芽孢桿菌為非致病菌，產物中 R，R-2，3-丁二醇的光學純度約＞98％，是研究制備超高光學純度(＞99.99％)R，R-2，3- 丁二醇最常用的菌種。

在發酵生產2，3-丁二醇時，除提供菌體生長所必需的碳源和氮源，有研究報道，適當添加少量的營養因子，如乙酸、檸檬酸、維生素和微量元素等，可有助于促進微生物的生長以及產物的合成。