一种简单的高产2,3-丁二醇发酵生产方法

利用一株克雷伯氏菌(Klebsiellasp.LN145)在以葡萄糖和磷酸氢二铵为主要成分的培养基中发酵生产2,3-丁二醇。在补料发酵培养过程中,通过补糖,2,3-丁二醇和3-羟基丁酮的最大产量分别达到了84.0 g/L和10.5 g/L,二醇的摩尔转化率达到理论水平的91%,转化速率达到1.8 g/(L.h)。     

玉米秸秆水解液发酵联产氢气与2,3-丁二醇的初步研究

选用实验室自行筛选的Klebsiella pneumoniae ECU-15,进行了玉米秸秆水解液发酵联产氢气和2,3-丁二醇的初步研究。结果表明:以葡萄糖为碳源时,两目标产物随培养条件的改变呈现相同的变化趋势,且最佳发酵温度为37℃,最佳pH为6.0,最佳初始糖浓度为30 g/L;不同比例葡萄糖/木糖为混合碳源时,均能实现氢气和2,3-丁二醇的联产过程,但随着木糖含量的增加,细胞产量、氢气产量和2,3-丁二醇的产量都有所下降,并且木糖的存在会降低葡萄糖的消耗速率;实验最后以玉米秸秆水解液和同比例模拟合成培养基为底物,初步探明了该菌株利用水解液发酵联产氢气和2,3-丁二醇的可行性,最终氢气产量为0.65 v/v,产氢得率为0.43 mol/mol sugar;2,3-丁二醇产量为5.05 g/L,得率为0.82 mol/mol sugar。     

2，3-丁二醇的发酵及盐析分离工艺

采用克雷伯氏菌（Klebsiella pneumoniae CICC 10011）发酵生产2,3-丁二醇,并对2,3-丁二醇的盐析分离工艺进行了考察。通过实验确定了以葡萄糖为底物微氧批式流加发酵的条件,发酵液中2,3-丁二醇和3-羟基丁酮的质量浓度分别为90．98g/L和12．40g/L,2,3-丁二醇的摩尔转化率为82．7％,生产强度达到2．1g/（L·h）。对发酵液中2,3-丁二醇的盐析分离研究表明,K2HPO4和K3PO4对2,3-丁二醇的盐析效果优于K2CO3。当发酵液浓缩70％后,加入质量分数为45％的K,HPO4,2,3-丁二醇的分配系数达到9．10,回收率为79．37％;上相中2,3-丁二醇的质量浓度达到420g／L;此时3-羟基丁酮的分配系数和回收率分别为11．9和83．48％。     

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。     

2,3-丁二醇生产菌株生产能力的比较和培养基优化

对5株克雷伯氏肺炎杆菌 (包括两株乳酸途径被敲除的工程菌株) 发酵生产2,3-丁二醇能力进行了比较,其中K. pneumonia HR521 LDH (乳酸合成途径中ldhA基因被敲除) 具有最佳的发酵性能。通过正交试验优化了其发酵培养基的主要组分,优化后的培养基组成为：葡萄糖 90 g/L,(NH4)2HPO4 3 g/L,玉米浆 (CLSP) 6 g/L,乙酸钠 5 g/L,KCl 0.4 g/L,MgSO4 0.1 g/L,FeSO4·7H2O 0.02 g/L,MnSO4 0.01 g/L。在优化后的发酵培养基中进行摇瓶发酵,24 h发酵乙偶姻和2,3-丁二醇的终浓度为37.46 g/L,比未优化前增加了10 g/L,2,3-丁二醇得率达到了理论得率的90.53％,生产强度1.56 g/(L·h),检测不到副产物乳酸的生成,利于后提取工艺的进行和工业生产的应用。     

耐高糖高产2,3-丁二醇产酸克雷伯氏杆菌的选育

以产酸克雷伯氏杆菌(Klebsiella oxytoca) ME-UD-3为出发菌株,经紫外线及硫酸二乙酯复合诱变后分别在葡萄糖浓度逐渐提高的液体培养基中进行富集培养,筛选获得了一株耐高糖的2,3-丁二醇高产突变菌株K. oxytoca ME-UD-3-4;该菌株的初始葡萄糖耐受浓度从出发菌株的120g/L提高到300g/L以上,在初始葡萄糖浓度为95 g/L的条件下发酵培养,与出发菌株相比发酵时间缩短了8h,2,3-丁二醇的产量由原来的38.5g/L提高到43.0g/L,生产强度从0.80 g/L·h提高到1.08 g/L·h,转化率达到了理论值的91%。     

芽胞杆菌发酵产2,3-丁二醇的研究进展及展望

综述了近年来利用芽胞杆菌生产2,3-丁二醇(2,3-BD)的研究进展,包括生产菌株的筛选、影响芽胞杆菌发酵2,3-丁二醇的因素、芽胞杆菌2,3-丁二醇代谢途径及调控等方面,并对其研究方向进行了展望。     

氧供应量对Klebsiella pneumoniae利用混合糖生物合成2,3-丁二醇过程的影响分析

以筛选的肺炎克雷伯氏茵（Klebsiella pneumoniaeUV-86）为对象,考察供氧条件分别对茵体生长、葡萄糖和木糖双底物利用和产物合成的影响。研究发现生物量随氧供应量增加而增加。不同供氧条件对茵体消耗葡萄糖过程的影响较小,而代谢木糖的能力随氧供应量的增大而增强。微氧条件下2,3-丁二醇的生物合成能力最强,2,3-丁二醇产量在1．5wm下达到最高为30．1g／L,是好氧时的2．5倍,最大体积产率为0．485g／（L·h）。不同条件下两底物产物分布有所区别,木糖代谢中乙酸生产增强。因此根据不同阶段代谢特点选择适合的供氧策略可以提高过程产量和产率。     

粘质沙雷氏菌产2,3-丁二醇培养基的优化

研究了各种碳源、氮源、柠檬酸及无机盐对细胞生长与产物形成的影响,通过单因子、正交及中心组合设计响应面分析优化发酵培养基。结果表明在培养基中添加柠檬酸不但可以促进细胞生长与糖耗速度,还可以缩短发酵周期,提高2,3-丁二醇的产量。采用优化后的培养基,2,3-丁二醇的产量由14.03g/L增加到39.27g/L,提高了近3倍。     

肺炎克雷伯氏菌利用甘油生产1,3-PDO发酵优化的研究进展

发展可再生能源,尤其是生物能源,具有显著的能量收益和碳减排效益。随着石油等不可再生资源的减少,许多大宗传统石油化工产品正不断被使用可再生原料的生物制造产品替代。生物发酵法生产1,3-丙二醇(1,3-PDO)顺应了这一潮流,具有广阔的发展前景。提高微生物发酵竞争力,优化发酵法生产1,3-PDO水平,势必增加1,3-PDO的生产效益。对肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)发酵法进行1,3-PDO生产的代谢机理、菌株筛选和利用、发酵参数的选择和优化以及发酵工程策略的设计和监测等进行综述,为利用生物柴油副产物甘油生产有重要工业价值的1,3-PDO产品提供参考。     

增强胞内NDAH水平和乙偶姻还原酶活力提高2,3-丁二醇产量

枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis 168是一株安全生产菌株,首次通过弱化B.subtilis 168磷酸戊糖途径(PPP)中的关键酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)基因zwf,研究了其对胞内NADH水平的影响,进而研究其对2,3-丁二醇(2,3-BD)及副产物合成的影响。弱化菌株B. subtilis168△zwf进行摇瓶发酵实验,与出发菌株相比,胞内辅酶NADH水平得到了增强, 2,3-BD产量提高了15.0%,主要副产物AC积累量下降了10.6%,但乙酸、乳酸等有机酸的积累量提高。为了进一步提高2,3-BD生产效率,在B. subtilis168中克隆表达了不同来源的ACR基因,研究发现克雷伯氏菌来源的ACR酶活力最高,将此来源的ACR的基因kphs克隆到B.subtilis168△zwf中加强表达,对重组菌株B.subtilis168△zwf/pMA5-kphs进行摇瓶发酵实验,与出发菌相比,2,3-BD产量提高了37.3 %,主要副产物AC积累量下降了28.1%,同时,乙酸等分支路径的其他副产物也有不同程度的降低。     

肺炎克雷伯菌噬菌体解聚酶的研究进展

肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)是在临床引起多种感染的常见条件致病菌之一。多重耐药肺炎克雷伯菌株的出现,给防控细菌感染带来了巨大阻力。肺炎克雷伯菌噬菌体编码的解聚酶是一种稳定性高、特异性强的生物酶,具有分解细菌胞外多糖、限制细菌生长等多种功能。解聚酶可为防控肺炎克雷伯菌感染提供新思路,在抗菌应用中具有广阔前景。本文就肺炎克雷伯菌噬菌体解聚酶的研究进展进行综述。     

Regulation of 3-hydroxypropionaldehyde accumulation in Klebsiella pneumoniae by overexpression of dhaT and dhaD genes

3-Hydroxypropionaldehyde (3-HPA), an important intermediary metabolite of 1,3-propanediol (PDO) production, would be toxic to the cell growth and led to the abnormal cessation of the fermentation process. In this study, the dhaD gene encoding glycerol dehydrogenase (GDH) and dhaT gene encoding 1,3-propanediol oxidoreductase (PDOR) were overexpressed in Klebsiella pneumoniae ACCC 10082 to decrease the 3-HPA accumulation and increase the coenzyme NADH supply. By the construction of pTD plasmid, GDH and PDOR were both overexpressed and their enzyme activities were increased by 2.6- and 3.2-fold, respectively. The enzyme activity ratio of PDOR/GDHt (glycerol dehydratase) also was increased. On the other hand, NADH production was enhanced and the ratio of NADH/NAD⁺ exceeded 1 after the inducement of IPTG for the constructed strain. The two factors enhanced the transformation of 3-HPA to PDO. In the batch and fed-batch fermentation by the constructed strain, the peak of 3-HPA accumulation reduced by 52.2% and 33.3%, respectively, compared with the control. The PDO concentration and yield reached 59.2 g/L and 0.48 mol/mol, respectively. Furthermore, the fed-batch fermentation process appeared easier to be regulated. This work is considered helpful for the further understanding on the PDO metabolic mechanism of K. pneumoniae and also useful for the PDO fermentation in a large-scale bioreactor.     

噬菌体治疗肺炎克雷伯菌感染的研究进展

随着细菌的进化以及部分抗生素的滥用，耐药细菌的感染已成为21世纪主要的公共卫生挑战之一。其中，耐药肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)问题尤为突出。噬菌体在治疗耐药细菌感染引起的疾病方面展现出一定的潜力及独特优势，但目前噬菌体治疗尚缺乏统一的临床指导规范。虽然临床上有少数将噬菌体用于治疗肺炎克雷伯菌感染的成功案例，但多数情况下是采用噬菌体配合抗生素疗法，噬菌体在其中的作用仍不明确。本文综合评述国内外研究数据，回顾与噬菌体治疗肺炎克雷伯菌感染相关的数个重点问题，包括噬菌体的特性以及影响其疗效的因素，旨在为肺炎克雷伯菌和其他耐药细菌的噬菌体治疗提供参考。     

Molecular Characterization of the Klebicin B Plasmid of Klebsiella pneumoniae

The nucleotide sequence of a bacteriocin-encoding plasmid isolated from Klebsiella pneumoniae (pKlebB-K17/80) has been determined. The encoded klebicin B protein is similar in sequence to the DNase pyocins and colicins, suggesting that klebicin B functions as a nonspecific endonuclease. The klebicin gene cluster, as well as the plasmid backbone, is a chimera, with regions similar to those of pore-former colicins, nuclease pyocins and colicins as well as noncolicinogenic plasmids. Similarities between pKlebB plasmid maintenance functions and those of the colicin E1 plasmid suggest that pKlebB is a member of the ColE1 plasmid replication family.     

肺炎克雷伯菌荚膜糖蛋白ELISA检测方法的研究

以肺炎克雷伯菌荚膜糖蛋白为免疫原,获得了兔抗肺炎克雷伯菌荚膜糖蛋白抗血清,通过硫酸铵分级沉淀与吸附法相结合的方法对抗血清进行纯化,并在此基础上建立了肺炎克雷伯菌荚膜糖蛋白间接ELISA检测方法.该检测方法的检测灵敏度为0.031 mg/L,线性检测范围为2.5～30.0 mg/L,批内误差为1.04％～3.22％,批间误差为2.61％～8.35％.