本发明专利技术公开了一株芽孢杆菌及其在高温发酵生产乙偶姻和2,3‑丁二醇中的应用。该菌株为芽孢杆菌Bacillus sp.H15‑1CGMCC No.12389，革兰氏染色呈阳性，产芽孢，细胞形态为杆状，可在40–60℃生长，50℃时增殖最快。利用本发明专利技术菌株，以脱胚玉米粉水解液为主要原料，采用机械搅拌通风发酵罐在50℃发酵68h可以产生50.8g/L的乙偶姻和32.1g/L的2,3‑丁二醇。本发明专利技术提供的高温发酵生产乙偶姻和2,3‑丁二醇的方法具有原料成本低、发酵过程抗杂菌污染、节约冷却水、操作粗放等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物
，具体涉及一株芽孢杆菌及其应用。
技术介绍
乙偶姻即3-羟基-2-丁酮，在食品、香料、化妆品、手性合成等领域有重要的用途(XiaoandLu,2014)。2,3-丁二醇在化工合成、食品、燃料、防冻等领域有重要的用途(Jietal.,2011)。乙偶姻和2,3-丁二醇可由可再生原料发酵生产，是重要的新兴平台化合物(Xuetal.,2012)。两者是某些细菌中乙偶姻代谢途径的产物，可以在细胞内通过2,3-丁二醇脱氢酶的作用相互转化。乙偶姻和2,3-丁二醇在发酵产物中往往同时存在，但它们两者沸点相差较大，可以通过蒸馏很容易地相互分离。发酵法生产乙偶姻和2,3-丁二醇具有良好的市场前景，吸引了大量国内外开发研究人员，取得了一些研究进展。但迄今绝大多数发酵法生产乙偶姻和2,3-丁二醇的研究文献报道都是采用中温(30–40℃)发酵法(XiaoandLu,2014)，为了防止发酵过程中污染杂菌，培养基要经过高温蒸汽灭菌，这就必然涉及一系列灭菌设备，操作繁琐、消耗大量的蒸汽和冷却水，而且高温灭菌容易引起大量的糖损失和产生很多影响正常发酵的有害化学物质。一般发酵过程是放热的，所以中间过程也需要消耗冷却水(Crippsetal.,2009)。虽然发酵过程中采取各种措施控制污染，但往往仍存在不同程度的倒灌率，有时甚至影响到正常生产运行(SkinnerandLeathers,2004)。研究者通常将温度为45–65℃的发酵方法称为高温发酵法，近年来开始受到研究重视(Crippsetal.,2009)。一般情况下环境中的杂菌在45℃以上就很难生长或被杀死，因此高温发酵可以较好地解决污染杂菌问题。较高的发酵温度还可以加快反应速率、节约冷却水、操作粗放，甚至可以免灭菌(Qinetal.,2009)。因此高温发酵较中温发酵而言具有独到的优势，极具开发潜力。迄今国内外高温发酵生产乙偶姻和2,3-丁二醇的研究报道非常少，本专利技术人所在课题组曾采用一株Geobacillus菌高温发酵生产这两种产物(Xiaoetal.,2012)，并获授权中国专利技术专利1项(ZL201210060900.6)，但该方法的发酵培养基采用葡萄糖、蛋白胨、酵母粉等原料，成本非常高，不适合低成本、大规模工业生产的需要。参考文献:CrippsRE,EleyK,LeakDJ,RuddB,etal.(2009)MetabolicengineeringofGeobacillusthermoglucosidasiusforhighyieldethanolproduction.MetabEng11:398–408JiXJ,HuangH,OuyangPK(2011)Microbial2,3-butanediolproduction:astate-of-the-artreview.BiotechnolAdv29:351–364QinJ,ZhaoB,WangX,WangL,YuB,MaY,MaC,TangH,SunJ,XuP(2009)Non-sterilizedfermentativeproductionofpolymer-gradeL-lacticacidbyanewlyisolatedthermophilicstrainBacillussp.2-6.PLoSOne4:e4359SkinnerKA,LeathersTD(2004)Bacterialcontaminantsoffuelethanolproduction.JIndMicrobiolBiotechnol31:401–408XiaoZ,LiuP,QinJ,XuP(2007)Statisticaloptimizationofmediumcomponentsforenhancedacetoinproductionfrommolassesandsoybeanmealhydrolysate.ApplMicrobiolBiotechnol74:61–68XiaoZ,LuJR(2014)Strategiesforenhancingfermentativeproductionofacetoin:areview.BiotechnolAdv32:492–503XiaoZ,WangX,HuangY,HuoF,ZhuX,XiL,LuJR(2012)Thermophilicfermentationofacetoinand2,3-butanediolbyanovelGeobacillusstrain.BiotechnolBiofuels5:88XuY,WangA,TaoF,SuF,TangH,MaC,XuP(2012)GenomesequenceofEnterobactercloacaesubsp.dissolvensSDM,anefficientbiomass-utilizingproducerofplatformchemical2,3-butanediol.JBacteriol194:897–898
技术实现思路
针对上述目前研究和生产现状的缺点与不足，本专利技术提供一株芽孢杆菌及其在高温发酵生产乙偶姻和2,3-丁二醇中的应用方法。本专利技术提供的芽孢杆菌Bacillussp.H15-1，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址在北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏编号为CGMCCNo.12389，保藏日期为2016年4月25日。开发高温发酵生产乙偶姻和2,3-丁二醇技术的关键之一就是筛选获得嗜热并且高产乙偶姻和2,3-丁二醇的菌株。本专利技术提供的菌株芽孢杆菌Bacillussp.H15-1革兰氏染色呈阳性，产芽孢，细胞形态为杆状；55℃条件下，采用Luria-Bertani固体培养基培养6小时，可得到直径大小约为2-3mm、表面有褶皱的灰白色菌落。通过对本专利技术菌株的16SrDNA进行测序，并将本专利技术菌株的16SrDNA序列和EzTaxon数据库中已收录的细菌模式菌株的16SrDNA序列进行核苷酸序列同源性比对，发现本专利技术菌株的16SrDNA序列与已知芽孢杆菌(Bacillus)属的菌株的16SrDNA序列的同源性大于99％。本专利技术菌株的16SrDNA序列已提交到GenBank数据库中，登录号为KX094416。本专利技术菌株芽孢杆菌Bacillussp.H15-1可在40–60℃范围内生长，50℃时增殖最快，表明此菌株为嗜热菌株。本专利技术提供的利用芽孢杆菌Bacillussp.H15-1高温发酵生产乙偶姻和2,3-丁二醇的应用方法，其涉及的实施步骤如下：第一步：活化菌株：将本专利技术提供的菌株芽孢杆菌Ba本文档来自技高网...
【技术保护点】
芽孢杆菌Bacillus sp.H15‑1，其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心的保藏编号为CGMCC No.12389。
【技术特征摘要】
1.芽孢杆菌Bacillussp.H15-1，其在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中
心的保藏编号为CGMCCNo.12389。
2.一种利用权利要求1所述的芽孢杆菌Bacillussp.H15-1CGMCCNo.12389在高...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖梓军，顾如林，侯孝元，吕新，赵静宜，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。