混合菌发酵1,3-丙二醇的初步研究

将表达酿酒酵母3-磷酸甘油脱氢酶基因(GPD1)和3-磷酸甘油酯酶基因(HOR2)的质粒PSE-gpd1-hor2转化到甘油激酶基因(glpK)和甘油脱氢酶基因(gldA)双缺失的大肠杆菌JM109C中,构建产甘油的工程菌JM109C/PSE-gpd1-hor2.接种JM109C/pSE-gpd1-hor2和Klebsiella在含1%葡萄糖的摇瓶发酵培养基中37℃发酵56 h,1,3-丙二醇的最高产量为1.28 g/L,葡萄糖摩尔转化率为37.5%;在30 L发酵罐中发酵68 h,1,3-丙二醇的最高产量为24.09 g/L,葡萄糖摩尔转化率为38.0%;5 g/L的乙酸、乳酸,10 g/L的乙醇分别使1,3-丙二醇的产量降低了91.41%、54.68%和51.56%.     

一步法产1,3-丙二醇酿酒酵母基因工程菌的构建

1,3-丙二醇(1,3-PD)是一种重要的化工原料,发酵法生产1,3-PD是一条新颖且具有潜在竞争力的生产途径。本研究在前期工作的基础上,将分别来源于大肠杆菌和肺炎克雷伯氏菌的基因片段yqhD和dhaB串联表达,构建重组表达载体pYX212-zeocin-pGAP-yqhD-pGAP-dhaB;并得到重组酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)W303-1A/pYX212-zeocin-pGAP-yqhD-pGAP-dhaB。该重组菌和对照S.cerevisiae分别以葡萄糖为底物摇瓶发酵72h后,重组酿酒酵母发酵液中1,3-PD含量约为1.5g/L;而对照菌株不产1,3-PD。以上结果表明本研究在国内首次成功构建了直接以葡萄糖为底物发酵生产1,3-PD的酿酒酵母基因工程菌。为进一步将dhaB、yqhD基因导入其他以葡萄糖为底物高产甘油的酵母宿主中表达,获得以葡萄糖为底物一步法发酵高产1,3-丙二醇工程菌打下了坚实的基础。     

丙酮酸对肺炎克雷伯氏菌微氧发酵甘油产1,3-丙二醇的影响

微氧条件下,考察肺炎克雷伯氏菌发酵生产1,3-丙二醇过程中柠檬酸和丙酮酸对发酵过程的影响。摇瓶实验结果表明:添加柠檬酸能抑制菌体生长和1,3-丙二醇合成;丙酮酸对菌体生长和1,3-丙二醇合成有一定的促进作用。5 L发酵罐批式发酵表明:补料培养基中加入8 g/L丙酮酸,1,3-丙二醇的产量提高了约10.8%,转化率提高了约4.4%,比生长速率提高了约10.8%。上述结果初步表明,强化能量的产生能够有效促进1,3-丙二醇的合成,可以利用分子生物学手段强化丙酮酸的产生以促进1,3-丙二醇的合成。     

粗甘油发酵生产1,3-丙二醇的研究进展

粗甘油是生物柴油工业生产中的主要副产物,通过微生物发酵直接将其转化成高值化学品1,3-丙二醇,是其绿色高值化利用的有效途径。对微生物代谢甘油产1,3-丙二醇途径及关键酶、粗甘油杂质对微生物发酵影响、不同微生物直接发酵粗甘油生产1,3-丙二醇以及混菌发酵粗甘油提高1,3-丙二醇产率等方面的最新研究进展进行了综述,旨在为直接发酵粗甘油生产1,3-丙二醇的工程菌株开发及其工业化应用提供参考。     

pH对克雷伯氏菌1,3-丙二醇合成关键酶酶活及发酵特性的影响

在5 L发酵罐进行甘油脉冲流加发酵,分析了不同pH值对克雷伯氏肺炎杆菌发酵特性的影响,pH 6.5为菌体最佳生长条件,克雷伯氏肺炎杆菌合成1,3-丙二醇的产量最高。在1,3-丙二醇合成速率较大的对数中前期,进行甘油脉冲流加发酵,提高甘油浓度促进甘油脱水酶、1,3-丙二醇氧化还原酶和甘油脱氢酶活性。不同pH值的脉冲试验表明,甘油脱水酶,2,3-丁二醇脱氢酶比酶活随着pH值的升高而升高,1,3-丙二醇氧化还原酶,乳酸脱氢酶比酶活在pH6.5最高,因此偏酸性的发酵条件和对数期维持一定的甘油浓度能够促进1,3-丙二醇的合成。     

一株DMP降解菌的分离鉴定及其降解特性

从山东省潍坊市污染河流底泥中筛选到1株能够以酞酸酯(Phthalic acid esters, PAEs)为唯一碳源和能源生长的微生物, 命名为JDC-3, 根据形态学观察、生理生化指标测定和分子生物学鉴定结果, 将该菌株初步鉴定为戴尔福特菌属(Delftia sp.), 以一对简并引物, 首次在该属中扩增出编码邻苯二甲酸双加氧酶的基因片段。同时以邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate, DMP)为目标测试物, 利用高效液相色谱(HPLC)测定了JDC-3的降解性能, 得出该菌对DMP降解的最佳条件为: pH 7.0~8.0、温度30°C~35°C; 在不同DMP初始浓度下研究了该菌的降解动力学, 结果表明当浓度低于300 mg/L时的降解动力学方程为ln C = - 0.06837 t + A, 半衰期为12.48 h, 当初始浓度不断增加, DMP对JDC-3的抑制能力增强, JDC-3对DMP的降解速率不断下降, 半衰期增大。     

产1,3-丙二醇基因工程菌发酵条件的研究

利用途径工程的方法,将来源于克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)的甘油脱水酶基因dhaB和1,3-丙二醇氧化还原酶基因dhaT构建成多顺反子重组质粒pSE-dhaB-dhaT并在大肠杆菌JM 109中进行表达,在大肠杆菌中构建一条新的产1,3-丙二醇代谢途径。研究表明,重组菌株JM 109/pSE-dhaB-dhaT在微好氧条件下,尝试用廉价的乳糖为诱导物、维生素B12为辅酶,可以将甘油转化为1,3-丙二醇,产量达15.34 g/L,甘油转化率为35.7%,对低成本生产1,3-丙二醇作了有益的探索。     

补料分批发酵过程中两阶段发酵生产1,3-丙二醇

在补料分批发酵过程中提高比生长速率不仅减少乙醇、甲酸的生成,而且提高1,3-丙二醇的得率和比生产速率.发酵后期甘油的浓度在15～26 g/L时有利于提高1,3-丙二醇的生产.采取在发酵前期控制菌体较高比生长速率和发酵后期控制适宜甘油浓度相结合的策略,有效地提高了1,3-丙二醇的生产,降低副产物乳酸和乙醇的生成.     

一株[艹屈]高效降解菌的分离鉴定及其降解特性

以多环芳烃[艹屈] (Chrysene)为选择培养基的碳源, 从焦化污泥中筛选出一株[艹屈]的高效降解菌SQ-1, SQ-1可在以[艹屈]为唯一碳源的无机盐培养基中生长, 经过电镜形态学观察、生理生化和16S rDNA序列分析, 并基于16S rDNA序列结果, 构建了该菌株的系统发育树。最终确定菌株SQ-1为木糖氧化无色杆菌(Achromobacter xylosoxidans)。又考察了[艹屈]的初始浓度、投菌量、pH值对SQ-1菌株降解[艹屈]效果的影响, 确定了最佳降解条件。结果表明, 该菌对水中[艹屈]具有良好的降解特性, 在[艹屈]浓度为40 mg/L、接种量10% (V/V)、pH 7.0~7.5、温度30°C条件下, 接种5 d后对[艹屈]的降解效率达到80%以上。     

生物发酵法生产1,3-丙二醇和2,3-丁二醇

1,3-丙二醇(1,3-PDO)和2,3-丁二醇(2,3-BDO)是工业生产中常见的二醇,可以直接由可再生原料经生物转化生成,在化学、能源等方面具有广泛的用途。本文综述并讨论了微生物发酵法生产这两种二醇的进展,重点介绍了生产菌株的改造及发酵过程的优化。     

Integrated production for biodiesel and 1,3-propanediol with lipase-catalyzed transesterification and fermentation

Biodiesel, a renewable alternative to fossil energy, has shown great prospects for global proliferation in the past decade. Lipase catalyzed transesterification for biodiesel production, as a biological process with many advantages has drawn increasing attention. As a by-product, glycerol accounts for about 10% w/w of biodiesel during the process of biodiesel production. As a result, the conversion of glycerol has become a common problem which has to be resolved if considering large amount of biodiesel production. Glycerol can be fermented into 1,3-propanediol, a high value added chemical with a promising future in the polymers, for example, polytrimethylene terephthalate, and also fermentation approaches for 1,3-propanediol production which have drawn more and more attention due to advantages such as relatively low investment, mild reaction conditions and using renewable sources as the starting materials. Based on the latest technology advancements in lipase-mediated transformation for biodiesel production, the aerobic fermentation technology and genetic engineering for 1,3-propanediol production, and the integrated production of 1,3-propanediol from crude glycerol could be a promising way to improve the profit of the whole process during biodiesel production.     

Isolation and characterization of microorganisms able to produce 1,3-propanediol under aerobic conditions

Microbial fermentation under strictly anaerobic conditions has been conventionally used for the production of 1,3-propanediol, a key raw material required for the synthesis of polytrimethylene terephthalate (PTT) and other polyester fibers. In the current study, we have identified eight strains of microorganism which are able to produce 1,3-propanediol under aerobic condition. Those strains were isolated from garden soil, which were enriched by culturing in LB medium with glycerol added under aerobic condition. The identities of those strains were established based on their 16S rRNA sequences and physiological characteristics. Results indicated 6 strains are Citrobacter freundii and 2 strains are Klebsiella pneumoniae subsp Penumoniae. One of Klebsiella pneumoniae subsp Penumoniae strains, designated as TUAC01, demonstrated comparable levels of 1,3-propanediol oxidoreductase, glycerol dehydratase and glycerol dehydrogenase activity to the anaerobic microorganisms described in the literature. Accordingly, in larger scales (5 l) fed-batch culture the TUAC01 strain showed a remarkable 1,3-propanediol producing potency under aerobic conditions. 60.1 g/l of 1,3-propanediol was yield after 42 h incubation in an agitating bioreactor; and in air-lift bioreactor 66.3 g/l of 1,3-propanediol was yield after 58.5 h incubation. The aerobic ferment process, reduced the product cost and made the biological method of 1,3-propanediol production more attractive.     

一株携带质粒的人两歧双歧杆菌的分离与鉴定

目的:分离携带天然质粒的人双歧杆菌.方法:用自制的改良型Blb双歧杆菌选择培养基,从人新鲜粪便分离双歧杆菌,对初步质粒检测阳性的单菌落通过糖发酵试验、(G C)mol%测定和16S rDNA序列分析,进行菌株鉴定.结果:筛选到一株携带天然质粒的人双歧杆菌,编号B200304,在1.0%琼脂糖凝胶上,测得质粒的相对分子质量约为22 kb.通过对该菌株的形态学观察和糖发酵试验等生理生化特征研究,证明该菌株为两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum);HPLC法测得其(G C)mol%为55.6,16SrDNA序列分析进一步证实该菌株为两歧双歧杆菌.结论:分离得到一株携带天然质粒的人两歧双歧杆菌新菌株.     

大口鲇致病菌的分离鉴定、系统发育分析及相关特性的研究

从四川鲶科鱼类养殖场濒死的大口鲇(Silurus meridionalis Chen)体内分离到3株优势菌,人工感染试验表明菌株TWN3致病性最强。通过形态学观察、生理生化测定,结合DNA的G Cmol%、16S rDNA序列同源性和系统发育分析,确定TWN3为普通变形杆菌(Proteus vulgaris)。再根据生理生化特性,可进一步确定TWN3属于普通变形杆菌(Proteus vulgaris)中的P.vulgarisBG3。该菌株不溶血;对庆大霉素等4种药物敏感;对小鼠有较强的致病性。生长特性研究表明,该菌最适生长温度37℃、最适pH6.0、37℃时盐度1.5%生长最适。普通变形杆菌致病性广泛,但作为养殖大口鲇的致病菌国内外未见报道。另外,对该菌的分类学研究、生长特性、感染途径及防治进行了讨论。     

A novel and environment-friendly bioprocess of 1,3-propanediol fermentation integrated with aqueous two-phase extraction by ethanol/sodium carbonate system

An integrated fermentation–separation process for the production of 1,3-propanediol (1,3-PD) was investigated. Aqueous two-phase system (ATPS) not only recovered 97.9% of 1,3-PD, but simultaneously also removed 99.1% cells, 81.9% proteins, 75.5% organic acids, and 78.7% water. Furthermore, after extraction the bottom phase of ATPS was used to adjust the pH of the culture during fermentation, leading to 16% and 126% increases in the concentrations of 1,3-PD and lactic acid, and dramatic decreases in the concentration of acetic acid and formic acid. The total mass conversion yield of three main products (1,3-PD, 2,3-butanediol, and lactic acid) from glycerol reached 81.6%. The salt-enriched phase could also be used to absorb carbon dioxide (CO₂), resulting in 94% recovery for carbonate. Finally, process simulation using the program PRO/II showed the use of ATPS reduced 75.1% of the energy expenditure and 89.0% of CO₂ emissions.     

盐碱土壤PAHs 降解菌的筛选鉴定及其降解特性

采用富集培养的方法,从天津大港油田PAHs污染盐碱化土壤中分离出一株能以菲、芘为唯一碳源和能源的优势菌TJB5。经形态观察和16S rDNA序列分析结果表明,该菌株为成团泛菌(Pantoea agglomerans)。采用液体培养的方法,研究了pH、盐度、菲芘的初始浓度对TJB5菌株降解菲芘效果的影响,确定了最佳降解条件。结果表明,该菌对菲、芘的降解具有较广泛的pH、盐度范围和良好的降解效果。在菲、芘浓度分别为50 mg/L、pH 6.8-9.5、盐度2%-3%、温度30°C条件下,接种15 d后菲降解率在93.3%以上,芘降解率在20%以上。     

养虾池好氧反硝化细菌新菌株的分离鉴定及特征

利用间歇曝气选择性富集并对所获菌株的好氧反硝化活性进行检测。筛选到一株亚硝酸盐去除活性较高的好氧反硝化细菌。在溶解氧（D0）为3.80-5．21mg／L的培养条件下。该菌株10h内将亚硝态氮由26．18mg／L降至0;在盐度为0—25之间20h内均可达到同样的去除效果。通过形态学特征、生理生化反应及部分长度16SrDNA序列分析对筛选菌株进行鉴定,初步判定它为嗜麦芽寡养单胞菌Stertotrophomonas maltophilia。亚硝酸盐还原酶基因分析结果表明。该菌株只含亚硝酸盐还原酶nitS基因,其序列与Alcaligenes faecalis A15（后来被重新鉴定为Pseudomonas stutzeri）的nirS基因序列相似。     

一株生物脱硫菌株的分离、鉴定及其脱硫活性的研究

以二苯并噻吩（DBT）为模型化合物,从火力发电厂周围的土壤和污水处理厂的活性污泥中分离得到一株能高效脱除有机硫的菌株S4,并对其进行了分子鉴定及脱硫活性的研究。应用PCR技术克隆到16S rDNA片段,核苷酸序列分析结果表明,该菌的16S rDNA的全序列与醋酸钙不动杆菌存在99%的同源性。该菌的最适脱硫温度为30℃,pH值为6～8,在此条件,该菌株对DBT的去除率可达到82%。     

一株石油烃降解菌分子鉴定及特性分析

从受污海水中分离筛选了具有石油烃降解能力的降解菌Bac1020,经PCR扩增得到1 497 bp长16S rDNA序列,通过Blast比对,与主要石油烃降解菌属16S rDNA序列构建系统发生树,鉴定其为不动杆菌(Acinetobactersp.)。降解菌(Acinetobactersp.)在72 h内生长稳定,对石油烃的降解率随时间的延长而不断增加。建立了快速筛选及鉴定石油烃降解菌的方法,应用于海洋石油烃污染的生物降解。     

一株甲烷利用菌的分离、鉴定和性能研究

目的：研究土壤中能利用甲烷的细菌类型及特性。方法：运用传统的富集、分离、纯化方法得到1株甲烷利用菌,结果：该菌株在显微镜下呈球形,在液体培养基中生长72h后OD值可达到0.8左右,其最适生长温度30℃,最佳pH值7左右。对该菌株进行了16SrDNA扩增,测序结果表明其与Pseudoxanthomonas菌属的序列相似性为93%,其生理生化特征和分子鉴定结果表明,该菌与假黄单胞菌为不同的属。甲烷消耗气相色谱分析结论显示,120h后培养瓶中的甲烷浓度降低60%左右,说明该菌株具有较好的利用甲烷的性能。