[发明专利]一种提高微生物发酵生产1,3－丙二醇浓度的方法

说明书

技术领域

本发明是一种微生物发酵制备1，3-丙二醇的方法，特别涉及添加抗生素，减 少营养物质及代谢产物出入细胞的传递阻力，有效促进细胞生长和提高微生物发 酵生产1，3-丙二醇浓度的方法，属于1，3-丙二醇的代谢合成技术领域。

背景技术

1，3-丙二醇(1，3-propanediol，简称1，3-PD)在常温下是一种无色或淡黄色粘稠 液体。1，3-丙二醇与对苯二甲酸反应，聚合成聚酯纤维聚对苯二甲酸丙二醇酯 (PTT)，是目前合成纤维新品种开发的热点。1，3-丙二醇的化学结构式为 HOCH₂CH₂CH₂OH，由于其具有奇数碳，且双官能团位于两端，它能够和其他物质 聚合形成连续的亚甲基链，所得聚合物具有良好的伸缩性和回复性。

近年来，应用微生物代谢甘油合成1，3-丙二醇的研究得到了广泛的关注，微生 物发酵法生产1，3-丙二醇以其原料易得、可利用再生资源、对环境友好展示了其美 好的发展前景。我国已把大力发展1，3-丙二醇等单体原料列入《生物产业发展“十 一五”规划》，明确提出在以丙二醇、乙二醇、丁二醇等生物基多元醇聚酯纤维的 技术开发和产业化方面进行重点突破，立足自主研发和创新，积极推进以生物质 工程技术为核心的绿色生态纤维及材料的发展，实现我国纤工业的产业升级。

微生物发酵法生产1，3-丙二醇一般以甘油为底物，为了获得高浓度1，3-丙二醇， 人们对于发酵底物以及发酵工艺进行了大量的研究和探讨。在发酵过程中，加入 的物质和产生的副产物都会细胞代谢过程产生影响。1，3-丙二醇最终浓度的高低主 要取决于细胞对底物、产物及副产物的耐受程度及代谢的酶活性；在1，3-丙二醇发 酵过程中，细胞的生长与代谢受到底物和多种产物的抑制作用(Biebl 1991；Zeng， et al.1994；Colin，et al.2000)。为了提高1，3-丙二醇产量和底物转化率，必须克服 底物甘油、产物1，3-丙二醇和其它副产物对细胞生长的抑制作用。

[1]Biebl H.Glycerol fermentation to 1，3-propanedoil by Clostridium butyricum： Measurement of product inhibition by use of a pH-auxostat.Appl Microbiol Biotectnol 1991，35：701～705

[2]Zeng A P，Ross A，Hibel H et al.Multiple product inhibition and growth modeling of Clostridiumn butyricum and Klebsiella pneumoniae in glycerol fermentation. Biotechnol Bioeng 1994，44：902-911

[3]Colin T，Bories A，Moulin G.Inhibition of Clostridium butyricum by 1，3-propanedoil and diols during glycerol fermentation.Appl Microbiol Biotectnol 2000，54：201～205

王娅君等和陈宏文等各自研究了不同底物对细胞内代谢甘油产生1，3-丙二醇 三种关键酶活的影响以及发酵中的酶活变化，为培养基优化和营养物质的流加提 供了帮助。蒋洁等认为，在发酵初始培养基中加入微量的乙酸能够提高1，3-丙二醇 的产量，但乙酸的添加会影响菌体生长。赵红英等针对底物抑制现象，提出了菌 种驯化和流加甘油发酵两种解决途径，结果表明采用经驯化培养获得的耐底物抑 制菌株菌株发酵，并控制甘油流加，可将最终1，3-丙二醇浓度和转化率分别提高到 53.0％和27.0％。

[4]王娅君，赵莉，徐佳杰等，克雷伯氏肺炎杆菌生产1，3-丙二醇代谢途径中的酶 活变化，华东理工大学学报：自然科学版2007，34(4)：481-484.

[5]陈宏文，王蔚，方柏山等，克雷伯杆菌生产1，3-丙二醇关键酶发酵条件研究， 高校化学工程学报2004，18(5)：621-627.

[6]蒋洁，张栩，谭天伟，乙酸对1，3-丙二醇发酵的影响，北京化工大学学报 2005，32(5)：36-38.