1,3-丙二醇(1,3-propanediol,1,3-PDO)是新型纖維聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的合成單體,也是食品、化妝品、制藥中使用的重要化學中間體,具有巨大的市場價值�？死撞暇�(Klebsiella pneumoniae)是一株優(yōu)良的天然1,3-PDO合成菌株,但生產過程中存在發(fā)酵液離子(鹽)濃度高、污染環(huán)境、發(fā)酵液腐蝕設備及下游提取分離成本高等問題,限制了1,3-PDO工業(yè)化生產。因此,本研究通過培養(yǎng)基優(yōu)化降低發(fā)酵液離子(鹽)濃度,弱化副產物合成、強化TCA循環(huán)提高K.pneumoniae的生長和1,3-PDO合成能力,嘗試低離子發(fā)酵產1,3-PDO技術路線,旨在減輕下游提取分離過程中的脫鹽壓力。為降低發(fā)酵液離子濃度,嘗試去除培養(yǎng)基中的兩種主要陰離子PO_4~(3-)和SO_4~(2-),以減少發(fā)酵結束時有機鹽和無機鹽的產生。發(fā)酵結果顯示,當培養(yǎng)基中PO_4~(3-)缺失時,菌株的生物量和1,3-PDO產量降低了47.8%、63.9%,副產物的積累量均有所提高;當培養(yǎng)基中SO_4~(2-)缺失時,副產物積累量未有明顯變化,但菌株的生物量和1,3-PDO產量分別下降了10.1%和8.73%;培養(yǎng)基中同時缺失PO_4~(3-)和SO_4~(2-)時,菌株的生物量僅為原來的31.7%,而1,3-PDO產量降低了92.6%,僅為1.4 g·L~(-1)。嘗試采用玉米漿或(NH_4)_2HPO_4來替代培養(yǎng)基中的KH_2PO_4、(NH_4)_2SO_4和MgSO_4,于發(fā)酵培養(yǎng)基中添加不同濃度的玉米漿或(NH_4)_2HPO_4后進行搖瓶發(fā)酵,發(fā)現(xiàn)1.5 g·L~(-1)的(NH_4)_2HPO_4基本滿足要求,使培養(yǎng)基中初始鹽的添加量降低了87%,但1,3-PDO產量和生物量有明顯下降。為了提高低鹽下的1,3-PDO產量,研究通過強化TCA循環(huán),于K.pneumoniae中分別單獨和共同過表達內源的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶編碼基因ppc和來源于Escherichia coli突變后的檸檬酸合成酶編碼基因gltA_(R164L),結果顯示,單獨過表達ppc或gltA_(R164L)能夠分別增加TCA循環(huán)還原和氧化分支的碳流,但是并不能提高菌株的1,3-PDO產量,而共表達ppc和gltA_(R164L),使K.pneumoniae PG的1,3-PDO產量提高了10.2%。副產物合成和還原力供給是限制1,3-PDO合成的兩個重要因素,因此,在敲除poxB、pta-ackA及l(fā)dhA基因阻斷甘油氧化途徑兩個主要副產物乙酸和乳酸合成及敲除TCA循環(huán)溶氧響應調節(jié)蛋白編碼基因arcA的菌株中共表達ppc和gltA_(R164L)以提高低離子濃度下菌株的1,3-PDO產量,結果表明,K.pneumoniae MPG的生物量、1,3-PDO產量分別增加了35.8%、8.22%;進一步過表達來源于E.coli中TCA循環(huán)的NAD(P)H合成酶,異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶,所構建K.pneumoniae MPGSLI的NADH和NAD~+總量提高了55.3%,NADH/NAD~+比例提高了39.5%,菌株的生物量和1,3-PDO產量分別增加了34.2%和8.4%,最終的1,3-PDO產量達到了21 g·L~(-1)。上述研究結果表明弱化副產物合成、強化TCA循環(huán)可以提高低離子發(fā)酵的菌株生長和1,3-PDO合成能力,為降低下游提取分離成本和工業(yè)化生產提供了思路。
【學位單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TQ223.162
【部分圖文】：

醇的性質與工業(yè)價值，由于化石燃料的枯竭、環(huán)境問題和可持續(xù)發(fā)展，可再生原料diol，1,3-PDO)的生物轉化吸引了越來越多的關注。1,3-PDO 醇，具有無色、無臭、可與水和乙醇等有機溶劑混溶的性質；其藥中使用的重要化學中間體[1, 2]，也是 GRAS(Generally Recogn的組成成分。,3-PDO 主要用作聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的合成單體。作T 兼具腈綸、尼龍、滌綸的優(yōu)異性能，加上其固有的彈性，以特點[1]，成為了當前世界范圍內的熱門高分子新材料之一，并均有所應用。而隨著 PTT 市場需求的增加，1,3-PDO 的市場也越全球 1,3-PDO 市場的復合年增長率為 10.4％，到 2021 年市[2]。因此，對 1,3-PDO 的研究具有十分重要的意義。成法生產 1,3-丙二醇

江南大學碩士學位論文換工藝實驗，確定了陽離子交換樹脂在前、陰離子交換樹脂在后通過靜態(tài)吸附和動態(tài)脫鹽實驗探究了不同的離子交換樹脂在 1鹽效果，發(fā)現(xiàn) 001×7 號最佳，并且完全可以用于生產。孫沛勇等除 1,3-PDO 發(fā)酵液中鹽成分的工藝參數(shù)，發(fā)現(xiàn)陰陽樹脂裝填比1 和 7:1，物料流速是樹脂體積的兩倍時，脫鹽效果最佳。

19圖 3-2 Pi的信號轉導機制(a)：PSTSCAB 和 PHOR 失活；(b)：PSTSCAB 和 PHOR 被激活Fig. 3-2 Pisignal transduction mechanism(a): Inactivated PSTSCAB and PHOR; (b):Activated PSTSCAB and PHO碼2,3-BDO合成路徑的 bud操縱子基因是 PHO調節(jié)子的一部分了證明這一猜想，分別測定了 K. pneumoniae 在原始培養(yǎng)基和無

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本文編號：2828264