[发明专利]一种转化甘油生产1,3－丙二醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体地说，是关于一种通过控制渗透压转化甘油生产1，3-丙二醇的方法。

背景技术

1，3-丙二醇(1，3-porpanediol，简称1，3-PD)是一种重要的化工原料，可用作溶剂、抗冻剂或保护剂、精细化工原料以及新型聚醋——聚对苯二甲酸丙二醇醋(PTT)和聚氨醋的单体。PTT已被证明是一种性能优异的新型聚酯材料。现有的1，3-PD生产法有化学合成法和生物合成法。目前国际上1，3-PD的合成主要是通过化学法进行的。但是相对于化学合成法而言，生物法合成1，3-PD的条件更温和、操作简单、副产物少、更绿色环保。随着1，3-PD需求量的日趋扩大，对于1，3-PD的生物合成法的研究已越来越受到国内外研究人员的重视。

生物合成法的主要路线是在生物催化剂的作用下将甘油转化为1，3-PD。目前，最常用的、能将甘油转化为1，3-PD的微生物大致包括：克雷伯氏肺炎杆菌(Klebsiella)、弗氏柠檬菌(Citrobacter)、丁酸梭状芽孢杆菌(Clostridium)等等。

现在国内生物法生产1，3-PD的方法包括：1、刘德华等，一种发酵生产1，3-PD的高产工艺(申请号：CN200710063347.0)，该方法以中间代谢产物3-羟基丙醛为控制指标来促进微生物合成1，3-PD；2、杜铭等，氧化还原电势调控厌氧发酵生产1，3-PD方法(申请号：CN200410086573.7)，该方法通过调控发酵体系的氧化还原电势来促进微生物合成1，3-PD。

发明内容

本申请的发明人在研究中发现，用于转化甘油生产1，3-丙二醇的微生物对于渗透压比较敏感，因此本发明的目的就在于提供一种转化甘油生产1，3-PD的方法，其通过控制发酵液的渗透压来控制菌体的生长和1，3-PD的合成。

本发明的转化甘油生产1，3-丙二醇的方法，包括种子培养以及发酵罐发酵转化甘油生成1，3-丙二醇，该方法在发酵过程中通过控制发酵液的渗透压来促进菌体生长以及产物1，3-丙二醇的生成。

根据本发明，所述控制渗透压通过控制发酵液中盐的浓度来实现，即控制的参数渗透压由发酵液中盐的浓度来表征。

根据本发明，所述控制渗透压的发酵过程的具体条件如下：

初始甘油浓度30～60g/L，发酵温度35～40℃；通气量0.5～2.0vvm；搅拌转速20～50rpm；

在发酵过程中，通过加入NaOH溶液控制发酵液的pH值范围在5.5～8.5；

在发酵的各个时期，通过补加甘油溶液控制发酵液中甘油浓度在10～60g/L，同时碱和转速联动，控制渗透压；

当1，3-丙二醇的生产速率低于1g/L·h时，发酵结束。

优选的，所述发酵各个时期的具体控制方法如下：

0～10h：通过加入2mol/LNaOH调节pH，当盐浓度高于15.0±2.0g/L后，停止加碱，降低转速10～20％；

10～24h：补加800g/L的甘油溶液，当盐浓度高于25.0±2.0g/L，改为补加600g/L甘油溶液；

24～30h：通过2mol/L NaOH调节pH，当盐浓度高于30.0±2.0g/L后，停止加碱，降低转速10～20％。

根据本发明，所述种子培养包括二级种子培养。

根据本发明，所述方法还包括种子培养过程中控制种子液的渗透压，即控制种子液中的盐浓度，优选的，在一、二级种子培养过程中盐的浓度控制在10.0～20.0g/L。

相比现有的转化甘油生产1，3-PD的方法，本发明的方法的主要优点包括：产物浓度高，生产强度大，转化率高，过程控制简单；并且，利用本发明的方法发酵产生的发酵液由于盐浓度处于较低的水平，因此后期分离、纯化的难度也大大降低。

附图说明

图1显示了菌浓与OD₆₂₀之间关系。

图2显示了渗透压对菌体生长的影响。

图3显示了实施例3的发酵过程中盐浓度和菌体比生长速率、产物比生成速率的关系。

图4显示了实施例4的发酵过程中盐浓度和菌体比生长速率、产物比生成速率的关系。

图5显示了实施例5的发酵过程中盐浓度和菌体比生长速率、产物比生成速率的关系。

图6显示了实施例6的发酵过程中盐浓度和菌体比生长速率、产物比生成速率的关系。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步详细说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明，而非用于限定本发明的范围。

以下实施例中：