[发明专利]一种1,3-丙二醇的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工原料，尤其是涉及一种1,3-丙二醇的制备方法。

背景技术

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料。可用于粘合剂、防冻剂、增塑剂、洗涤剂、防腐剂和乳化剂的合成，也广泛应用于食品、化妆品和制药等行业。最主要的用途是合成新型聚酯(聚对苯二甲酸-1,3-丙二醇酯PTT)的原料。PTT由对苯二甲酸(PTA)和1,3-丙二醇作为单体聚合而成。PTT兼具聚对苯二甲酸乙二酷(PET)和聚对苯二甲酸丁二酷(PBT)的优良特性，PTT既具有PET的物理性能，包括强度、韧性和耐热性，又具有PBT的加工优势，如低熔点、结晶快，浇铸温度等，同时又保持聚酯优点，即尺寸稳定性、电绝缘性和耐化学品塑性。同时，PTT纤维还具有柔软，回弹性，抗污染，抗静电，易处理，快干等优点。因此PTT可广泛应用于纺织，地毯，薄膜材料，包装等工业,具有广泛应用前景。1,3-丙二醇的生产方法有化学法和生物法，中国专利CN1400201A，CN1431183A，CN101134713A等均是采用化学法，生产过程中需要高温高压，昂贵的催化剂且产生有毒的中间体等缺点；由于生物法利用的是可再生资源、其生产过程对环境友好等特点，是一种生产成本最低，污染最少的绿色方法，因此具有广阔的发展前景。随着石油等不可再生资源的日益紧缺，及环境问题日益突出，生物柴油的生产应运而生。生物柴油生产过程中产生大量的副产物甘油，如何有效综合利用废甘油成了生物柴油产业发展的一个关键问题，这赋予了甘油生物转化生产1,3-丙二醇新的现实意义。

生物转化甘油产1,3-丙二醇的代谢途径中，还原途径中还原型辅酶I（NADH）的有效供给决定了1,3-丙二醇的产量和得率。中国专利CN101603057A公开一种生物法合成1,3-丙二醇的方法，其特点为以兼性好氧的克雷伯杆菌在发酵温度30-50℃，pH7.0-9.0条件下，以葡萄糖辅助甘油培养基进行发酵生产。该方法利用野生菌生产1,3-丙二醇，只利用单一辅酶I（NADH）并没有解决还原力不足的问题，并且还依赖于维生素B₁₂和葡萄糖，提高了生产成本。传统的基因工程方法通过加强甘油脱水酶和1,3-丙二醇氧化还原酶基因的表达来强化还原途径，但这必然导致细胞辅酶I（NAD⁺）浓度的增大，引起3-羟基丙醛累积，并最终影响细胞生长和1,3-丙二醇的生产。因此通过拓展可利用的还原力，引入依赖于还原型辅酶II（NADPH）的来源于大肠杆菌的1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶基因yqhD，构建NADH和NADPH辅酶并用系统，强化1,3-丙二醇生产的还原途径进而提高1,3-丙二醇的产量。

合成生物学是一个结合了探索性科学和构建性工程的研究领域。合成生物学的核心理念是设计与合成。与传统的生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的思路不同，合成生物学的研究方向完全是相反的：它是从最基本的要素开始一步步建立生物体的零部件，是逆自然界的一个过程。基因工程是把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种体内，而合成生物学的目的却在于组装各种生命元件来建立人工生物体系，让它们能像电路一样在生物体内运行，使生物体能按预想的方式完成各种生物学功能。合成生物学除要利用基因工程的手段外还要建立一些标准和采用一些规则来简化人工生物系统的设计过程。合成生物学涉及的生物系统分成DNA、零件、装置、系统4个层次。合成生物学可以同时处理更多的目的基因、构建更复杂的基因环路及网络，以及通过对合成生物系统的分析和建模可以获得更理性的认识，因此，合成生物学被誉为下一代的生物技术。我们利用合成生物学标准化技术及高效组装技术对不同物种来源、代谢途径涉及的关键酶基因进行逐一组合，并实现基因排列顺序的快速调整等，完成产物1,3-丙二醇最大化的目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种1,3-丙二醇的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1）将1,3-丙二醇氧化还原酶基因dhaT从克雷伯杆菌DSM2026中克隆出来，通过PCR方法加上生物砖标准化酶切位点EcoRI，XbaI，SpeI并与生物砖骨架pSB1A2连接，进行同义突变，完成生物砖元件dhaT的构建；