[发明专利]一种生产2,3-丁二醇的方法及其专用地衣芽胞杆菌

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产2，3-丁二醇的方法及其专用地衣芽胞杆菌。 

背景技术

2，3-丁二醇广泛应用于化工、食品、燃料及航天航空等多个领域(Appl Microbiol Biotechnol，2001，55(1)：10-18)。因其热值较高(27,200kJ/kg)，同乙醇(29,100kJ/kg)相当，可用作燃料添加剂；可代替1，4-丁二醇，用于聚酯和聚亚安酯的合成；其脱水产物甲乙酮是一种低沸点溶剂，广泛应用于涂料、润滑剂、燃料等行业，同时又可作为有机合成香料、抗氧化剂等的中间体；其脱水产物1，3-丁二烯可用来合成橡胶单体，是一种重要的石油化工基础有机原料；同甲乙酮缩合加氢形成辛烷，可用于生产高级航空用油。 

目前2，3-丁二醇的生产方法主要有化学合成法和微生物发酵法。化学法主要以石油裂解时产生的丁烯为原料，经过HClO的氧化及NaOH的作用后，在高温高压下水解得到几种不同种类的丁二醇，再通过减压分馏分离获得。相比于化学法，微生物发酵法具有环境友好，工艺简单等特点。自然界中具有2，3-丁二醇生产能力的细菌主要包括，克雷伯氏菌属(Klebsiella)、芽胞杆菌属(Bacillus)和肠杆菌属(Enterobacter)等(J Biotechnol，1993，27(3)：317-329)。目前，国内外发酵生产2，3-丁二醇的研究常用菌株多为克雷伯氏菌，但其潜在的致病性，限制了克雷伯氏菌在工业化生产中的应用。芽胞杆菌具有生物安全性，现已有多粘芽胞杆菌、地衣芽胞杆菌和枯草芽胞杆菌生产2，3-丁二醇的报道(CN201010026807.1，CN101851598A，World J.Microbial.Biotechnol.，8，378-381)，但其发酵液浓度较低或发酵周期较长，限制了其在工业化生产中的应用。同时，已报道的2，3-丁二醇生产菌株发酵温度均为30～42℃，需要对培养基进行灭菌，造成了能源的浪费和营养的损失。 

嗜热的芽胞杆菌由于其具有较高的发酵温度(42～60℃)，大大减少了发酵过程中污染杂菌的机会。同时，以较高的温度进行发酵，可降低发酵液粘度，有利于后续处理步骤的操作，而且可以在培养基不灭菌的条件下进行发酵生产，降低了能耗和2，3-丁二醇的生产成本。 

经检索，未见利用嗜热的地衣芽胞杆菌生产2，3-丁二醇的方法报道。 

发明内容

针对现有2，3-丁二醇生产方法中的技术难点及存在问题，本发明的目的在于提供一种生产2，3-丁二醇的方法及其专用嗜热地衣芽胞杆菌。 

本发明所述嗜热地衣芽胞杆菌为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)5-2-D，其已于2011年11月2日保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC，湖北省武汉市武昌珞珈山)，保藏号为：CCTCC M 2011371。 

上述地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis)5-2-D CCTCC M 2011371菌株形态为棒杆状，长1.5μm～3.0μm，直径0.6μm～0.7μm，菌落颜色为黄色或白色，产芽孢，VP反应成阳性，可利用葡萄糖、蔗糖、果糖产酸，可水解酪蛋白、明胶、吐温80，可利用柠檬酸盐，可在含100g/L NaCl的培养基中生长，可在42～60℃条件下生长。 

上述地衣芽胞杆菌CCTCC M 2011371菌株的脂肪酸图谱是典型的芽孢杆菌的脂肪酸图谱。 

上述地衣芽胞杆菌CCTCC M 2011371菌株的16S rDNA序列(SEQ ID NO.1所示)与其他已知不同种的地衣芽孢杆菌的16S rDNA序列有99％～100％的相似性。 

上述地衣芽胞杆菌CCTCC M 2011371菌株可以在高糖(糖150克/升)LB培养基中生长。 

本发明所述生产2，3-丁二醇的方法是：以42～55℃、培搅拌养18～60小时为发酵条件，以葡萄糖为底物发酵上述地衣芽孢杆菌CCTCC M 2011371，得到2，3-丁二醇。 

具体步骤顺是： 

(1)斜面培养：将地衣芽孢杆菌CCTCC M 2011371菌种接种于含有1.5～2wt％的琼脂的固体斜面培养基上，培养温度为42～55℃，培养时间为8～12小时； 

(2)种子培养：将步骤(1)的斜面培养物，在无菌条件下接种到种子培养基中，培养温度为42～55℃，培养方式为旋转式摇床培养，转速为120转/分钟，培养时间8～12小时；