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《齐鲁工业大学》 2015年
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高产1,3-丙二醇克雷伯氏菌的菌种改造

陈利飞  
【摘要】:1,3-丙二醇(1,3-propanediol,简称1,3-PD)是一种重要的化工原料,被广泛应用于印染、涂料、油墨、药物、抗冻剂、润滑剂等领域,尤其作为单体合成新型聚酯材料PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)受到人们广泛关注。1,3-PD的生产方法主要有化学合成和微生物发酵法,由于石化资源的短缺,近年来微生物发酵法生产1,3-PD成为国内外研究的热点。肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)是微生物发酵产1,3-PD的常用菌株,以甘油为代谢底物,Kpneumonia一方面通过还原途径在甘油脱水酶和1,3-丙二醇氧化还原酶的作用下产1,3-PD;另一方面菌体自身生长和还原当量的产生均通过氧化途径获得,这个过程中其他代谢产物的产生不可避免,乳酸、乙醇等副产物的累积,又会影响到菌体本身的生长,严重影响甘油向1,3-PD的转化,为后续分离提取带来困难,最终抬高了生产成本。本实验室前期工作,筛选了一株高产1,3-PD的K.pneumonia,且经过发酵实验分析,副产物中乳酸和乙醇含量相对较高。本文利用λRed重组技术分别对K. pneumonia产乳酸和乙醇代谢途径中的关键酶乳酸脱氢酶基因(ldhA)和乙醛脱氢酶基因(aldH)进行敲除,获得了高产1,3-PD的基因缺失菌株Kpneumonid2-1 ΔlddhA和K.pneumonia2-1ΔaldH,经过5L发酵罐初步发酵研究,乳酸脱氢酶基因缺失菌株K.pneumonia2-1 ΔldhA与初始菌株K.pneumonia2-1相比,在对数生长期生长比较旺盛,最高OD值由原来的12.67长到现在的14.34,生长较原来旺盛,利于1,3-PD的产出,原始菌株K.pneumonia2-1发酵到20h时1,3-PD浓度达到最大值78.83g/L,生产强度为3.28g/(L·h),质量转化率为60.64%。经过改造后K.pneumonia2-1 ΔldhA产1,3-PD能力有所提高,发酵到20h时1,3-PD的最大浓度为85.76g/L,生产强度为3.57g/(L·h)质量转化率为65.97%,比原始菌株K.pneumonia2-1提高了5.33%。乳酸浓度由原来的10.16g/L降到0.49g/L,极大地减少了乳酸的产量。乙醛脱氢酶基因缺失菌株K.pneumonia2-1 ΔaldH与初始菌株K.pneumonia2-1相比,在对数生长期生长比较旺盛,最高OD值由原来的12.67长到现在的14.23,生长较原来旺盛,利于1,3-PD的产出,原始菌株K.pneumonia2-1发酵到20h时1,3-PD浓度达到最大值78.83g/L,生产强度为3.28g/(L·h),质量转化率为60.64%。经过改造后K.pneumonia2-1 ΔaldH产1,3-PD能力有所提高,发酵到18h时1,3-PD的最大浓度为82.55g/L,生产强度为3.43g/(L·h)质量转化率为63.50%,比原始菌株K.pneumonia2-1提高了2.86%。乙醇浓度由原来的7.24g/L降到0.47g/L,极大地减少了乙醇的产量。
【学位授予单位】:齐鲁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:Q93

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【参考文献】
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