1,3-丙二醇发酵液的絮凝预处理研究

研究了天然澄清剂Ⅱ型B组份对1,3-丙二醇发酵液的絮凝预处理效果。首先通过单因素实验和正交实验,确定了影响絮凝的主要因素及其最佳工艺条件：即在pH6．0、用量为0．01g／L、NaCl盐浓为0g／L时,絮凝率可以达到95．97％。然后考察了絮凝预处理对发酵液过滤以及电渗析脱盐的影响,实验结果表明：絮凝预处理能显加快发酵液中固体微粒的沉降,提高过滤速度,其中絮凝样的滤饼湿基、干基重量分别比对照样增加41．13％、51．88％;絮凝预处理还能加快电渗析脱盐速度,与过滤相结合可以代替离心预处理。     

1,3-丙二醇发酵液后提取技术研究进展

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料,以甘油或葡萄糖为原料发酵法制备1,3-丙二醇具有原料可再生、反应条件温和等优点,是近年来国内外的研究热点。由微生物发酵获得的1,3-丙二醇发酵液是含多种强极性的醇及盐类的稀溶液,这使得采用传统的分离方法难以经济、有效地的将1,3-丙二醇从发酵液中纯化出来,后提取过程成为发酵法工业化生产1,3-丙二醇的瓶颈。1,3-丙二醇后提取过程主要包括微生物菌体等高分子物质的去除,盐的去除、回收,有机物的纯化和水的去除。以下对应用于以上分离过程的技术的研究进展进行讨论,提出在该领域应该重视的发展方向。     

1,3-丙二醇生产的研究进展

作为一种重要的化工材料,1,3-丙二醇凭借其自身的优点,在工业生产中具有很高的应用价值。但其传统的生产方法,操作繁琐、技术难度大、设备投资高,已无法满足对1,3-丙二醇的日益增长的需要;而微生物发酵法又面临着产率低、发酵条件难以控制等弊病。相反,基因工程技术在1,3-丙二醇生产过程中扮演着越来越重要的角色。简要综述了1,3-丙二醇研究及生产工艺的进展。     

一株生物絮凝剂产生菌的筛选及絮凝活性研究*

从活性污泥中筛选到一株产絮凝剂的菌株WJ-100。该菌株产絮凝剂的适宜pH为6.5,适宜温度为25℃~40℃,摇床速度为80~240r/min;Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Fe³⁺均有较好的促絮凝作用,Ca²⁺尤为显著;WJ-100以多种糖类为良好碳源,絮凝率达99.2%、99.8%甚至100%;该菌株在高岭土悬液pH2.0~10.0范围均有较好的絮凝效果。WJ-100在较大的pH、温度、碳源、摇床速     

产1,3-丙二醇新型重组大肠杆菌的构建

利用PCR技术从大肠杆菌(Escherichia coli )中扩增出1.16 kb的编码1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶的基因yqhD,将其连接到表达载体pEtac,得到重组载体pEtac-yqhD,重组载体在大肠杆菌JM109中得到高效表达。SDS_PAGE分析显示融合表达产物的分子量均为43 kD,同核酸序列测定所推导的值相符。对含有yqh-D的基因工程菌进行表达研究表明：37 ℃,以1.0 mmol /L IPTG诱导4 h,1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶的酶活力达到120 u/mg蛋白,而对照菌株的酶活力为0.5 u/mg蛋白。再将含甘油脱水酶基因dhaB和含1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶基因yqhD的重组质粒共转化大肠杆菌JM109得到重组大肠杆菌JM109（pUCtac-dhaB, pEtac-yqhD）,该菌株在好氧条件下,以1.0mmol/L IPTG诱导可将50 g/L甘油转化为38.0 g/L 1,3-丙二醇。首次发现1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶在好氧条件下表现出较高的活性。     

甘油转化生产1,3-丙二醇发酵液中甘油含量的测定

对文献介绍滴定法测定甘油的方法进行了改进,使之能够用于1,3－丙二醇发酵液中甘油含量测定。实验表明,化学滴定法测定结果具有较好的准确性和重复性,与酶法和变色酸比色法相比,测定结果接近,化学滴定法测定发酵液中甘油含量是一个较为经济简便的方法。     

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。     

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。     

丁酸梭杆菌发酵甘油制备1,3-丙二醇的研究

本研究采用丁酸梭芽孢杆菌(Clostridium butyricum)从甘油发酵制备1,3—丙二醇。该发酵需厌氧培养,发酵培养基为：甘油6％,葡萄糖1％,玉米浆2％,(NH4)2SO40．2％。发酵温度为34℃,pH为6．5～7。在最佳条件下,发酵50h可产1,3—丙二醇40．7g／L,甘油摩尔转化率达68％。     

甘油歧化为1,3-丙二醇的代谢及关键酶研究进展

微生物发酵生产1,3-丙二醇因对环境友好而成为研究热点。通过对发酵菌种、代谢途径、调节子和关键酶的分析,阐述了微生物转化甘油为1,3-丙二醇的分子机理。尤其对还原途径的限速酶-甘油脱水酶的分子结构及再激活因子进行了详细分析,为菌种的遗传改造提供了理论依据。     

生物絮凝剂的最新研究进展及其应用*

从絮凝剂的来源和分子组成两方面对生物絮凝剂进行了系统分类,综述了生物絮凝剂产生菌的筛选模型以及生物絮凝剂在水处理和发酵工业中的应用,详细阐述了目前国内外提出的几种不同的生物絮凝剂絮凝机理,进而在此基础上剖析了目前生物絮凝剂研究工作中仍然存在的问题,并提出生物絮凝剂今后的主要研究方向。     

编码1,3-丙二醇氧化还原酶基因的克隆和表达

采用PCR法克隆了巴氏梭菌（Clostridium pasteurianum）CpN86菌株编码1,3丙二醇氧化还原酶基因（dhaT基因）;完成了dhaT基因测序、表达载体构建和在大肠杆菌中表达;分离和纯化了dhaT基因表达的重组蛋白。实验结果：（1）PCR法克隆的dhaT基因和肺炎克雷伯氏菌Klebsiella pneumoniae菌株dhaT基因的序列同源性为829%;（2）dhaT基因表达蛋白的酶活为108U/mg;（3）dhaT基因表达的蛋白分子量为43kD;（4）Western blot确定了dhaT基因表达的蛋白和 CpN86菌株天然蛋白有相同的抗原反应。     

利用PDOR同工酶基因yqhD对产1,3-丙二醇克雷伯氏杆菌进行基因工程改造

由于Klebsiella pneumoniae 1,3-丙二醇合成途径中,加强甘油脱水酶基因表达,导致因NADH供应不足使3-羟基丙醛累积,并对菌体生长及1,3-丙二醇合成造成负面影响。为改善Klebsiella pneumoniae 1,3-丙二醇合成途径,本文利用PCR技术从大肠杆菌(Escherichia coli)中扩增出以NADPH 为辅酶的1,3-丙二醇氧化还原酶同工酶编码基因yqhD,从克雷伯氏杆菌中扩增出2.66kb的甘油脱水酶基因（dhaB）,构建了产1,3-丙二醇关键酶基因的串联载体pEtac-dhaB-tac-yqhD,并将其转入到野生克雷伯氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)中,重组载体得到了表达。通过初步发酵,重组后的克雷伯氏杆菌产量比原始菌高20%左右,副产物中乙酸和丁二醇分别下降30%左右。     

微生物法生产1,3-丙二醇的基因工程研究进展

基因工程研究在生物法生产化工产品的过程中扮演着越来越重要的角色,对生物法生产1,3-丙二醇研究中利用基因工程手段对于菌体以及代谢途径进行改造的研究进行了考察,综述了其最新应用情况及其进展,并展望了未来的发展趋势。     

克雷伯氏肺炎杆菌HR526快速合成1,3-丙二醇发酵特性研究

研究了实验室筛选的一株高产1,3-丙二醇(PDO)菌株克雷伯氏肺炎杆菌HR526(Klebsiella pneumoniae HR526), 在5 L B. Braun发酵罐进行甘油补料流加发酵30 h, PDO达到91.47 g/L, 胞外代谢通量分析显示, PDO在对数中期通量达到最大, 而乳酸在稳定期通量达到最大。结合酶学检测分析了PDO合成关键酶PDO氧化还原酶(PDOR)、甘油脱水酶(GDHt)和甘油脱氢酶(GDH)酶活的变化, PDO氧化还原酶活性在对数中期达到最高, 甘油脱水酶/甘油脱氢酶在对数期远大于稳定期、衰退期, 与代谢通量变化一致甘油脱水酶/甘油脱氢酶活性比例不均衡是3-HPA对数期积累的原因, PDO合成主要集中在对数期, 是生长偶联的代谢产物。     

耐高浓度甘油的1,3-丙二醇产生菌诱变选育与固定化培养初步研究

紫外诱变筛选耐高浓度甘油的1,3-PD克雷伯杆菌,诱变条件为30 W紫外灯,距离34 cm,照射6 m in,平板涂布稀释度为10-5,经六轮诱变筛选出耐90 g/L甘油的变异菌株,甘油转化率稳定在45%左右,1,3-PD生成量稳定在40 g/L左右,比原始出发菌株提高了近30%,诱变菌株经考察具有一定的遗传稳定性。在此基础上应用溶胶-凝胶法进行固定化细胞实验并与游离细胞进行了四个批次的对比连续发酵,结果显示溶胶-凝胶法具有一定的稳定性。     

弗氏柠檬酸菌1,3-丙二醇合成的代谢工程研究

【目的】研究弗氏柠檬酸菌(Citrobacter freundii) 1,3-丙二醇合成的代谢过程。【方法】构建甘油脱氢酶基因GSR-lacZ、1,3-丙二醇氧化还原酶基因PDO-lacZ和甘油脱水酶基因GL-lacZ等报告基因。在此基础上,构建3个相应的转座子突变文库。【结果】筛选到6株突变子,其相应关键酶表达水平提高1?11倍,1,3-丙二醇产量提高幅度为3%?50%。对转座子插入位点分析显示,5株突变子插入位点均为β-内酰胺酶(CKO_02592)编码基因,1株突变子插入位点为二氢硫辛酰胺基转移酶(CKO_02433)编码基因。进一步分析发现,β-内酰胺酶基因突变显著提高甘油脱水酶和甘油脱氢酶的表达水平,而1,3-丙二醇氧化还原酶表达水平没有变化;二氢硫辛酰胺基转移酶基因突变显著提高1,3-丙二醇氧化还原酶表达水平,其他两种关键酶基因表达水平不变。【结论】β-内酰胺酶和二氢硫辛酰胺基转移酶基因能够分别影响1,3-丙二醇合成代谢途径关键酶的表达,为构建工程菌株打下基础。     

基于甘油的1,3-丙二醇生物合成的代谢局限及其改造策略

粗甘油是生物柴油生产中的主要副产物,一些微生物可将甘油转化为重要化工原料1,3-丙二醇(1,3-PD),而利用这些微生物野生菌株生物合成1,3-PD会存在一些局限性,如底物抑制、产物抑制等。文中从1,3-丙二醇的甘油生物转化途径与这些局限性出发,总结了生物合成中存在的问题,并针对这些问题提出了一些基于基因敲除或基因过表达等基因工程技术的改造方法,综述了利用基因工程菌生物转化甘油生成1,3-丙二醇的最新研究进展。