[發明專利]以含酚類化合物為原料生產粘糠酸的基因工程菌

有效

• 申請號: 201910711002.4
• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN112300974B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 金明杰;蔡成固;許召賢;徐美林
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12P7/44;C02F3/34;C02F101/34
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發明公開了一種以含酚類化合物為原料生產粘糠酸的基因工程菌。所述的基因工程菌為將紅球菌中的粘糠酸環化異構酶基因和鄰苯二酚2,3雙加氧酶基因雙敲除得到的基因工程菌。本發明通過將微生物體內的粘糠酸降解途徑進行阻斷，使其利用酚類化合物生產附加值較高的粘糠酸，且能夠利用多種酚類化合物，如鄰苯二酚、苯酚、愈創木酚等，在實現含酚類化合物綠色高效降解的基礎上，利用廢水生物合成具有高附加值的粘糠酸。

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，涉及一種以含酚類化合物為原料生產粘糠酸的基因工程菌。

背景技術

酚是一種芳香族碳氫化合物的含氧衍生物，其種類多樣，包括苯酚、甲酚、氨基酚、氯酚、間苯二酚及其他酚類化合物。酚類化合物是一類屬極性、可離子化、弱酸性的有機化合物，毒性大、難降解。酚類物質是一種原生質毒物，能使蛋白質凝固變性，飲用含酚質量濃度為0.002mg/L的水即可對人體造成很大的危害。另外，酚類物質對水生生物、農作物都有一定的毒害，如水中含酚0.1-0.2mg/L時，魚肉就會產生臭味導致不能食用；質量濃度增加到1mg/L時，會影響魚類產卵；質量濃度增加到6.5-9.3mg/L時，魚類就會大量死亡。用含酚質量濃度高于100mg/L的廢水直接灌田，會引起農作物的減產甚至枯死(張帆,劉媛,賀盛福,等.處理含酚廢水的研究進展[J].現代化工,2015(2015年01):67-72.)。

許多工業廢水中常含有酚類物質污染物，如苯酚、鄰苯二酚等，這些物質對環境污染巨大。對于廢水中酚類物質的去除常采用一些物理化學方法，例如活性炭吸附及萃取等(方夢祥,姚鵬,岑建孟,等.活性炭吸附處理含酚廢水的研究進展[J].化工進展,2018,37(02):744-751；喬鑫龍,方夢祥,岑建孟,等.萃取法處理含酚廢水的研究進展[J].水處理技術,2016,42(4):7-11.)。生物處理含酚類物質污染物是近些年發展的一種處理技術，它利用微生物能夠降解酚類化合物的能力，最終將酚類物質轉變成二氧化碳等，進而達到污染物處理的目的。例如一些紅球菌利用多種含酚類化合物，將苯酚、鄰苯二酚、苯甲酸等芳香族化合物降解供給細胞生長(Voigt?K,Kirk?P?M.Recent?developments?in?thetaxonomic?affiliation?and?phylogenetic?positioning?of?fungi:impact?in?appliedmicrobiology?and?environmental?biotechnology[J].Applied?microbiology?andbiotechnology,2011,90(1):41-57)。楊文煥等即利用厭氧/特異性移動床生物膜反應器(A/SMBBR)處理農藥含酚廢水(楊文煥,盧雪楓,李衛平,等.A/SMBBR工藝處理農藥含酚廢水的啟動與運行[J].中國給水排水,2017,33(11):86-90)。這些酚類化合物的降解一般是通過細胞內β-酮己二酸途徑進行，但是該類方法，酚類物質轉變成二氧化碳等直接進入空氣中(陳治希,劉昭文,楊凱,等.微生物降解酚類污染物的研究進展[J].廣州化學,2015,40(1):72-78.)。上述方法僅能實現酚類物質的處理，而無法對酚類物質進行回收利用。

粘糠酸是酚類化合物生物降解過程中常見的一種代謝中間產物，同時粘糠酸也是一種重要的化工原料，可以用來合成尼龍-6,6等高分子聚合物，市場需求量巨大(Xie?N?Z,Liang?H,Huang?R?B,et?al.Biotechnological?production?of?muconic?acid:currentstatus?and?future?prospects[J].Biotechnology?Advances,2014,32(3):615-622.)。但由于在酚類物質的微生物降解過程中，生成的粘糠酸會快速被相關酶催化進行后續的反應，因此粘糠酸幾乎不能進行累積。

發明內容

針對微生物處理含酚類化合物廢水時一般將酚類物質轉變成二氧化碳及菌體等一些無附加值物質的問題，本發明提供一種以含酚類化合物為原料生產粘糠酸的基因工程菌，該工程菌為粘糠酸降解途徑阻斷的微生物，能夠將廢水中的含酚類物質轉變成粘糠酸，實現廢水中酚類物質的綠色高效降解的同時獲得重要化工原料粘糠酸。