發(fā)布時(shí)間：2020-09-27 19:18

　　 1,3-丙二醇(1,3-propanediol,1,3-PDO)是新型纖維聚對(duì)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(xué)中間體,具有巨大的市場(chǎng)價(jià)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(chǎn)過(guò)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(shè)備及下游提取分離成本高等問(wèn)題,限制了1,3-PDO工業(yè)化生產(chǎn)。因此,本研究通過(guò)培養(yǎng)基優(yōu)化降低發(fā)酵液離子(鹽)濃度,弱化副產(chǎn)物合成、強(qiáng)化TCA循環(huán)提高K.pneumoniae的生長(zhǎng)和1,3-PDO合成能力,嘗試低離子發(fā)酵產(chǎn)1,3-PDO技術(shù)路線,旨在減輕下游提取分離過(guò)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(jié)束時(shí)有機(jī)鹽和無(wú)機(jī)鹽的產(chǎn)生。發(fā)酵結(jié)果顯示,當(dāng)培養(yǎng)基中PO_4~(3-)缺失時(shí),菌株的生物量和1,3-PDO產(chǎn)量降低了47.8%、63.9%,副產(chǎn)物的積累量均有所提高;當(dāng)培養(yǎng)基中SO_4~(2-)缺失時(shí),副產(chǎn)物積累量未有明顯變化,但菌株的生物量和1,3-PDO產(chǎn)量分別下降了10.1%和8.73%;培養(yǎng)基中同時(shí)缺失PO_4~(3-)和SO_4~(2-)時(shí),菌株的生物量?jī)H為原來(lái)的31.7%,而1,3-PDO產(chǎn)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(lái)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(jìn)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(chǎn)量和生物量有明顯下降。為了提高低鹽下的1,3-PDO產(chǎn)量,研究通過(guò)強(qiáng)化TCA循環(huán),于K.pneumoniae中分別單獨(dú)和共同過(guò)表達(dá)內(nèi)源的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧化酶編碼基因ppc和來(lái)源于Escherichia coli突變后的檸檬酸合成酶編碼基因gltA_(R164L),結(jié)果顯示,單獨(dú)過(guò)表達(dá)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(chǎn)量,而共表達(dá)ppc和gltA_(R164L),使K.pneumoniae PG的1,3-PDO產(chǎn)量提高了10.2%。副產(chǎn)物合成和還原力供給是限制1,3-PDO合成的兩個(gè)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(gè)主要副產(chǎn)物乙酸和乳酸合成及敲除TCA循環(huán)溶氧響應(yīng)調(diào)節(jié)蛋白編碼基因arcA的菌株中共表達(dá)ppc和gltA_(R164L)以提高低離子濃度下菌株的1,3-PDO產(chǎn)量,結(jié)果表明,K.pneumoniae MPG的生物量、1,3-PDO產(chǎn)量分別增加了35.8%、8.22%;進(jìn)一步過(guò)表達(dá)來(lái)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(gòu)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(chǎn)量分別增加了34.2%和8.4%,最終的1,3-PDO產(chǎn)量達(dá)到了21 g·L~(-1)。上述研究結(jié)果表明弱化副產(chǎn)物合成、強(qiáng)化TCA循環(huán)可以提高低離子發(fā)酵的菌株生長(zhǎng)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(chǎn)提供了思路。
【學(xué)位單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ223.162
【部分圖文】：

醇的性質(zhì)與工業(yè)價(jià)值，由于化石燃料的枯竭、環(huán)境問(wèn)題和可持續(xù)發(fā)展，可再生原料diol，1,3-PDO)的生物轉(zhuǎn)化吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。1,3-PDO 醇，具有無(wú)色、無(wú)臭、可與水和乙醇等有機(jī)溶劑混溶的性質(zhì)；其藥中使用的重要化學(xué)中間體[1, 2]，也是 GRAS(Generally Recogn的組成成分。,3-PDO 主要用作聚對(duì)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(diǎn)[1]，成為了當(dāng)前世界范圍內(nèi)的熱門高分子新材料之一，并均有所應(yīng)用。而隨著 PTT 市場(chǎng)需求的增加，1,3-PDO 的市場(chǎng)也越全球 1,3-PDO 市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率為 10.4％，到 2021 年市[2]。因此，對(duì) 1,3-PDO 的研究具有十分重要的意義。成法生產(chǎn) 1,3-丙二醇

江南大學(xué)碩士學(xué)位論文換工藝實(shí)驗(yàn)，確定了陽(yáng)離子交換樹(shù)脂在前、陰離子交換樹(shù)脂在后通過(guò)靜態(tài)吸附和動(dòng)態(tài)脫鹽實(shí)驗(yàn)探究了不同的離子交換樹(shù)脂在 1鹽效果，發(fā)現(xiàn) 001×7 號(hào)最佳，并且完全可以用于生產(chǎn)。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(yáng)樹(shù)脂裝填比1 和 7:1，物料流速是樹(shù)脂體積的兩倍時(shí)，脫鹽效果最佳。

19圖 3-2 Pi的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)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(diào)節(jié)子的一部分了證明這一猜想，分別測(cè)定了 K. pneumoniae 在原始培養(yǎng)基和無(wú)

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本文編號(hào)：2828264