[发明专利]微生物细胞转化法生产丙酮醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体地说，是关于一种微生物细胞转化甘油生产丙酮醇的方法。 

背景技术

丙酮醇又名羟基丙酮、乙酰甲醇等，是一种重要的化工原料，可用于有机合成中间体，主要用于合成消化系统的H2阻滞药西咪替丁的中间体4-甲基咪唑、喹诺酮类抗菌药左旋氧氟沙星的中间体(s)-(+)-2-氨基丙醇、外消旋组氨酸的中间体4-羟甲基咪唑、维生素H、无溃疡毒副作用的解热镇痛药阿司匹林丙酮酯、手性中间体(1)-(-)-1，2-丙二醇及其它精细化学品，还可用作生化试剂和食品添加剂等，例如在纺织业的瓮染工艺中作为还原剂，可以代替传统含硫还原剂，以减少废水中对环境有害的硫含量。 

丙酮醇目前主要采用一溴丙酮酯化/醇解法和1,2--丙二醇的氧化法生产。相对而言，前者反应条件较温和，生产设备较简单，产品收率和纯度较高。但存在着原料一溴丙酮价格高、生产过程中有溴污染、反应副产物的分离复杂、废液处理排放费用高等问题;后者原料成本低并可连续或半连续化生产，但也存在着反应条件苛刻、设备要求高以及产品收率低等问题。此外，美国专利USP6191308B1和USP6107525还报道了一种合成方法，涉及了在均相或多相催化剂作用下由醛或酮与醇或原酸酯反应生成缩醛或缩酮、由缩醛或缩酮生成烯醚、烯醚在有机或无机过酸作用下被氧化为带羰基保护基团的α-羟基酮或醛、以及带羰基保护基团的α-羟基酮或醛最后水解为α羟基酮或醛等步骤。但该方法存在着诸如反应步骤多、流程长、条件较为苛刻、目标产物收率低、且副产物分离和排放导致操作成本升高等问题。 

上述制备丙酮醇的三种方法均以石油基产品为原料，而随着能源危机的日益加剧，目前羟基丙酮的生产正面临着原料价格升高而导致成本上涨的严峻挑战，开发以非石油路线产品为原料制备丙酮醇的工艺成为必然。 

目前世界上己有为数不多的文献报道了采用生物质资源制备丙酮醇。世界专利WO9928481报道，利用糖和淀粉作起始原料，酶作催化剂生产丙酮醇和1，2-丙二醇，其中1，2-丙二醇的产率低于0.2g/l，而丙酮醇的产率更远远低于1，2-丙二醇。 D.C.Cameron以及C.L.Cooney 1986年报道，利用Clostridium thermosaccharolyticum在D-葡萄糖以及D-木糖培养基中产丙酮醇达到1.47g/L,但其主要产物为7.9g/L的1,2-丙二醇。美国专利US20110201070报道，经过基因工程改造的大肠杆菌MG1655，丙酮醇的最大产量为1.40g/L。二者为目前用微生物代谢发酵产丙酮醇得到的最大产量。 

甘油是生产生物柴油过程中的主要副产品之一，其含量约占生物柴油10%左右。随着越来越多的生物柴油和生物酒精装置的投产，市场上生物甘油将大大过剩。因此，以甘油为原料制备羟基丙酮，可以降低生物柴油的生产成本，具有广阔的发展前景。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有微生物发酵生产丙酮醇存在的问题，提供一种新的微生物细胞转化甘油生产丙酮醇的方法。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 

本发明提供一种微生物细胞转化法制备丙酮醇的方法，包括如下步骤： 

A、以选自大肠杆菌（Escherichia coli）Lin43 CGSC 5511及其基因工程菌中的一种为菌种，制备静息细胞； 

B、制备含甘油的转化液； 

C、在所述含甘油的转化液中加入所述静息细胞转化，即得所述丙酮醇。 

优选地，步骤A中，所述菌种中的gloA基因被敲除。 

优选地，所述菌种含yqhD或其它同功能的醛酮还原酶基因被过表达。 

优选地，步骤A中，所述制备静息细胞具体为：将所述菌种接种于培养基，培养一定时间后低温离心收集菌体沉淀，用磷酸盐缓冲液洗涤，即得所述静息细胞。 

优选地，步骤B中，所述含甘油的转化液是在磷酸缓冲液加入甘油和非甘油碳源而制得的，所述含甘油的转化液中甘油的浓度为10～60g/L，非甘油碳源的浓度为2～20g/L。 

优选地，所述非甘油碳源包括琥珀酸或葡萄糖。 

优选地，步骤C中，在每升所述含甘油的转化液中所述静息细胞的加入量为5～20g。 

优选地，步骤C中，所述转化的温度为25～42℃，时间为6～40小时。 

本发明具有如下有益效果：