高产1,3-丙二醇菌株的诱变与筛选

为提高克雷伯氏肺炎杆菌产1,3-丙二醇(1,3-PD)的能力,利用紫外线对其进行诱变,建立了一种高效高通量的摇瓶传代连续富集培养筛选抗产物抑制菌株的方法,筛选出了4株抗1,3-PD抑制且高产1,3-PD的菌株,分别命名为KpⅠ、KpⅡ、KpⅢ和KpⅣ,其1,3-PD产量分别为74.80 g.L-1、77.98 g.L-1、76.04 g.L-1、73.50 g.L-1,比出发菌株提高了14.5%、19.4%、16.4%、12.5%。1,3-PD得率分别比出发菌株提高了8.1%、14.8%、11.5%、6.6%。     

甘油发酵制取1，3-丙二醇菌株筛选

为提高克雷伯氏肺炎杆菌转化甘油生产 1,3 丙二醇的能力 ,建立了在两次浓缩和影印技术基础上的紫外诱变筛选方法 ,获得可耐受高浓度 1,3 丙二醇并且副产物中乙醇含量较少的优良突变菌株 5株。     

紫外诱变选育高耐受1,3-丙二醇的克雷伯氏杆菌

1,3-丙二醇具有许多优良的化学性质,可以作为中间体合成多种有经济价值的工业用化合物,是一种潜在的重要化工平台产品。文章以产1,3-丙二醇的肺炎克雷伯氏菌为出发菌株,通过紫外诱变筛选得到耐受1,3-丙二醇130 g/L的突变株。该突变株以甘油为底物,发酵48 h,发酵液中1,3-丙二醇的质量浓度达到96.57 g/L。     

pH值对克雷伯氏肺炎杆菌发酵甘油产1,3-丙二醇的影响与控制

在克雷伯氏肺炎杆菌发酵甘油产1,3-丙二醇(1,3-PD)的过程中,不同的pH值控制对菌体生长、产物和副产物的生成有着重要的影响.通过对发酵过程中不同pH值控制下的代谢分析,发现pH值较低时菌体生长较慢,有利于副产物2,3-丁二醇的生成;pH值较高时菌体生长较快,有利于副产物乳酸的生成.通过两阶段pH值控制策略,即在发...     

醛脱氢酶基因敲除对克氏肺炎杆菌合成1，3-丙二醇的影响

利用Klebsiella pneumoniae厌氧发酵甘油生产1,3-丙二醇时，一部分甘油通过氧化代谢途径大量合成副产物乙醇，降低了1,3-丙二醇的得率.醛脱氢酶ALDH是乙醇合成途径的关键酶之一，其催化作用不仅消耗了大量甘油，还将还原型辅酶NADH氧化为NAD⁺，降低了同为NADH依赖型的1,3-PD合成途径的效率.本文以醛脱氢酶ALDH为改造目标，以K.pneumoniae为宿主，通过同源重组技术在K.pneumoniae M5aL的ALDH基因中成功地插入了四环素抗性基因，经抗性筛选和基因水平鉴定，得到两株ALDH基因敲除的重组菌0623-1hb及0623-1hc.本文研究了这两株重组菌的生长代谢特性，结果表明两株重组菌的ALDH酶活基本检测不到，菌体生长受到明显抑制，乙醇合成浓度比出发菌株K.pneumoniae M5aL降低了43%～53%，1,3-PD合成浓度及摩尔得率分别提高了27%～42%和19%～24%.     

大气压冷等离子体诱变产1,3-丙二醇菌株Klebsiella pneumoniae

采用大气压冷等离子体介质阻挡放电法对产1,3-丙二醇的克雷伯氏菌进行诱变,采用诱变与筛选同时进行的单细胞平板诱变方法,同时获得了可耐受高浓度甘油且1,3-丙二醇产量较高的优良突变株. 对诱变后菌的间歇发酵结果表明,诱变菌株比出发菌株1,3-丙二醇的质量转化率提高了23%,对数期比生长速率提高了18%. 批式流加发酵过程中,1,3-PD浓度在发酵36 h时达到70.5 g/L,甘油的质量转化率为0.57 g/g,分别比野生菌提高47%和58%. 该诱变和筛选方法具有操作简单、效率高等特点,对具有工业应用价值的菌株筛选具有实用价值.     

产1,3-丙二醇克雷伯氏菌诱变菌株的发酵动力学研究

克雷伯氏菌是1,3-丙二醇(1,3-PD)生产菌。根据产酸克雷伯氏菌的诱变菌株Y-37的发酵过程曲线,对克雷伯氏菌生产1,3-PD的发酵动力学特性进行研究,提出了发酵过程中菌体生长、1,3-PD生物合成、甘油消耗的动力学模型,并应用matlab数值应用软件对实验数据进行拟合。该模型基本上能够描述克雷伯氏菌的发酵过程,模型的计算值与实验测定值能够比较好地拟合。     

微生物发酵法1,3-丙二醇克雷伯氏菌的诱变育种

克雷伯氏菌是1,3-丙二醇(1,3-PD)生产菌。以产酸克雷伯氏菌2-1为出发菌株,经硫酸二乙酯(DES)诱变处理,运用质子自杀法选育,从含0.2 mol/L NaBr-NaBrO3的初筛平板上选出48株单菌落,然后结合培养基优化后的摇瓶发酵复筛,获得6个产酸突变株,其中Y-37具有较高的1,3-丙二醇转化率。经过初筛、复筛和传代实验,表明其是稳定的突变株。对菌株Y-37在自动发酵罐上进行批式发酵,结果显示:突变株产酸量大幅降低,而1,3-丙二醇的产量则显著增加。Y-37的1,3-丙二醇产量由出发菌株的10.67g/L升至18.23g/L。     

发酵产1,3-丙二醇的关键酶研究进展

1,3-丙二醇(1,3-PDO)是一种重要的化工原料.综述了微生物法生产1,3-丙二醇的关键酶相关研究成果,包括1,3-丙二醇氧化还原酶、甘油脱水酶等,并进行了展望.     

1,3-丙二醇发酵中风量调控策略研究

在克雷伯氏肺炎杆菌发酵甘油产1,3-丙二醇(1,3-PDO)的过程中,不同的风量控制对菌体生长、产物和副产物的生成有着重要的影响。通过对发酵过程中控制风量的变化的代谢分析,发现前期采用正常风量,有利于产物PDO的生成;而在32 h左右提高风量,可有效地降低副产物乳酸的生成,从而减少发酵液中的盐浓度,有利于后处理工序。通过两阶段风量的调控策略,即在发酵的前32 h风量控制在0.18 vvm、后期控制在0.21 vvm,有效地抑制了乳酸的生成,使1,3-PDO的最终浓度达到70.52 g/L,乳酸的含量降低到20 g/L以下,甘油的转化率达到58.6%。     

有氧条件下Klebsiella pneumoniae发酵生产1,3-丙二醇的研究

探讨了有氧条件下利用Klebsiella pneumoniae发酵生产1,3-丙二醇的可能性,研究了通气量、初始底物浓度、pH和3-羟基丙醛等因素对发酵过程的影响.当空气通量为0.25vvm时,1,3-丙二醇的得率和生产强度与厌氧时相近.有氧条件下,当初始甘油质量浓度大于50g/L时,发酵中后期出现3-羟基丙醛的长期积累,甘油不能消耗完全.控制pH为7.75～8.00可以促进3-羟基丙醛的转化使甘油完全消耗.     

克雷伯杆菌微胶囊化生产1,3-丙二醇的研究

研究了用高压微胶囊成型装置制备克雷伯杆菌NaCS-PDMDAAC微胶囊生产1,3-丙二醇.考察了PDMDAAC浓度对微胶囊性能的影响及推进速度、电压、针头内径对微胶囊直径的影响.摇瓶条件下,微胶囊细胞连续发酵10批,粒径2.5 mm的微囊得到最大1,3-丙二醇浓度为13.38g/L,发酵时间从游离培养的34 h缩短为19 h,最大生产能力为0.60 g/(L·h),比游离细胞提高2 56倍.     

遗传改造Klebsiella pneumoniae提高1,3-丙二醇产量的研究进展

1,3-丙二醇是合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的重要原料.与化学法相比,微生物发酵生产1,3-丙二醇因对环境友好而成为当今研究热点.本文作者以肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)为表达宿主,从代谢途径、表达宿主、载体构建和关键酶基因等方面,综述了发酵菌种遗传改造的研究进展,并对一些新的菌种筛选和改造方法进行了讨论.     

重组甲酸脱氢酶对合成1,3-丙二醇的促进作用

在甘油厌氧发酵生产1,3-丙二醇的过程中,需要消耗还原当量NADH,NADH的有效供给决定了1,3-丙二醇的产量。本文从Candida boidinii基因组DNA中克隆了甲酸脱氢酶基因fdh,利用表达质粒pMAL TM-p2X-fdh转化到1,3-丙二醇生产菌 Klebsiella pneumoniae YMU2中,构建了具有NADH再生系统的重组菌Klebsiella pneumoniae F-1。在5 L发酵罐培养中,F-1合成1,3-丙二醇浓度和产率分别达到了78. 6 g·L-1 和1. 33 g·L-1·h-1,分别比YMU2提高了12. 5% 和41. 2%。根据F-1和YMU2菌株的主要代谢产物的生成情况比较了二者的代谢流分布。     

3-羟丙醛对Klebsiella pneumoniae发酵产 1,3-丙二醇的影响及其调控

中间产物3-羟丙醛在发酵液中的积累对Klebsiella pneumoniae细胞生长及1,3-丙二醇的合成有显著的抑制作用,而调节发酵的起始甘油浓度及控制发酵pH值可调控发酵液中3-羟丙醛的积累.当起始甘油质量浓度分别为20、30、50、70g/L的批式发酵中,发酵液中3-羟丙醛的积累的高峰分别为4.31、6.87、11.48及13.49mmol/L,当起始甘油质量浓度大于50g/L时,3-羟丙醛在到达积累高峰后不能被菌体有效转化,在发酵后期维持较高浓度,抑制了细胞生长及1,3-丙二醇的合成,发酵不能继续进行.控制发酵pH值为7.75～8.0可促进发酵液堆积的3-羟丙醛被迅速转化.在流加发酵中起始甘油质量浓度采用30g/L,发酵pH值控制为7.75条件下,发酵32 h,1,3-丙二醇质量浓度可达37.16g/L,1,3-丙二醇的生产强度和质量得率分别达到1.16g/(L·h)和52.66%.     

1,3-丙二醇有氧分批发酵动力学模型

在1,3-丙二醇有氧分批发酵中,研究了Klebsiella pneumoniae的生长、底物甘油消耗及1,3-丙二醇的产生特性.基于Logistic方程和Luedeking-Piret方程,得到了描述1,3-丙二醇有氧分批发酵过程的动力学模型及模型参数,该组模型能很好的拟合发酵过程,并在初始甘油浓度变化较大的范围内表现出很好的适用性.同时所建立的模型也基本反映了Klebsiella pneumoniae分批发酵过程的动力学特征.     

克雷伯氏杆菌发酵生产1,3-丙二醇的代谢通量优化分析

以克雷伯氏杆菌为研究对象,系统研究了1,3-丙二醇厌氧和微氧代谢途径.采用代谢通量分析法建立了代谢通量平衡模型,通过线性规划对1,3-丙二醇厌氧和微氧发酵进行了优化分析,得到其最优代谢通量分布和最大理论得率,并分析了比生长速率、底物浓度以及乙醇生成速率、氧气消耗速率、呼吸商对1,3-丙二醇得率的影响.     

克雷伯氏菌微氧发酵生产1,3-丙二醇的研究

对克雷伯氏菌在厌氧和通1.2L/min空气的条件下间歇连续发酵生产1,3-丙二醇进行了研究,在两种条件下1,3-丙二醇的转化率接近.在通空气的条件下细胞能够正常代谢,并获得较高菌体密度,但有氧发酵的生产强度高于厌氧发酵;甘油处于限制状态、稀释率为0.1h-1的连续发酵中,有氧发酵1,3-丙二醇的转化率和生产强度均高于厌氧发酵.     

Separation of 1,3-propanediol from glycerol-based fermentations of Klebsiella pneumoniae by alcohol precipitation and dilution crystallization

The separation of 1,3-propanediol from the glycerol-based fermentation broth of Klebsiella pneumoniae plays an important role during the microbial production of 1,3-propanediol. In this paper, the separation of 1,3-propanediol from fermentative broth by a combination of ultrafiltration and alcohol dilution crystallization was investigated. The broth was first filtered by ultrafiltration, and 99% of cells, 89.4% of proteins and 69% of nucleic acids were removed. The obtained broth was further condensed by vacuum distillation, and then alcohol was added. The macromolecular impurities, such as nucleic acids, polysaccharides and proteins, were precipitated, and inorganic and organic salts were crystallized. The optimal volume ratio of alcohol added to the condensed fermentation broth was determined to be 2:1. As a result, proteins, nucleic acids and electric conductivity decreased by 97.4%, 89.7% and 95.8%, respectively, compared with the fermentative broth. The influences of pH and water content in condensed broth on alcohol precipitation and dilution crystallization were also investigated. The experimental results indicated that alcohol precipitation and dilution crystallization was feasible and effective for the separation of 1,3-propanediol from actual fermentation broth. Translated from The Chinese Journal of Process Engineering, 2006, 6(3): 454–457 [译自: 过程工程学报]