[发明专利]一种红树林克雷伯氏菌及其在生产1,3-丙二醇中的应用

说明书

技术领域：

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种红树林克雷伯氏菌及其在生产1，3-丙二醇中的应用。 

背景技术：

1，3-丙二醇(PDO)是一种重要的化工原料，可作为有机溶剂，应用于耐压高润滑剂、染料、油墨、防冻剂等行业。PDO可用来合成杂环、药物中间体、聚酯和聚氨酯，尤其是可作为聚酯PTT的单体。PTT是继50年代聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、70年代聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)之后实现工业规模的新的可成纤聚酯高分子材料，是一种极有发展前途的新型聚酯材料。1998年PTT被美国评为六大石化新产品之一。PTT与PET、PBT相比除具有聚酯的耐化学性外，还具有其它一些更优良的特性。如尼龙的弹性恢复性；在全范围无需添加特殊化学药品即能呈现良好的连续印染特性；抗紫外、臭氧和氮氧化合物的着色性；抗内应力；低水吸附、低静电以及良好的可生物降解性；可循还利用性等。由于PTT的具有以上优良特性，它在地毯工业、服装材料、工程热塑料以及其它众多领域有着很广泛的应用。 

生产PTT纤维的关键在于单体原料PDO的来源。PTT占领市场的关键在于价格，而PTT的价格主要取决于PDO的价格。由于不能廉价制得PDO，制约了PTT的研制和市场开拓。直到90年代中期PDO实现了工业化生产，使得PDO价格大大降低，PTT才开始工业化生产和应用。 

Dupont和Shell两家跨国公司曾采用化学合成路线，以环氧乙烷或丙烯为原料生产PDO。化学合成法生产PDO的缺点是副产物多，选择性和产率较低，操作条件需要高温高压，设备 投资巨大，原料不可再生；同时由于产量有限，长期以来PDO售价偏高。 

目前1，3-丙二醇的生产方法主要是微生物发酵法。与化学合成法相比，微生物发酵法生产1，3-丙二醇具有显著的优点：1、利用成本较低的可再生资源(如甘油、玉米、淀粉)为原料；2、生产条件温和，操作简便，不需贵重金属催化剂；3、选择性好，副产物较少，易于分离纯化；4、环境污染小。微生物发酵法是以生物技术为特征的“绿色工业”向传统石油化工提出的强有力的挑战，具有重要的现实意义，因而越来越受到重视。 

生物合成法生产1，3-丙二醇是利用微生物歧化甘油产生。至今所有被发现的1，3-丙二醇生产菌种均为细菌，其中克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)、弗氏柠檬酸杆菌(Citrobacter freudii)和丁酸梭菌(Clostridium butyricum)具有较高的1，3-丙二醇转化率和1，3-丙二醇生产强度，具有较高的开发前景，从而得到了较多关注。 

目前被用来生产1，3-丙二醇的克雷伯氏菌主要分离自陆地土壤中。克雷伯氏菌发酵甘油生产1，3-丙二醇的同时会生产多种副产物如乙酸、乳酸、丁二酸、乙醇、2，3-丁二醇等，其中乙酸、乳酸对发酵存在较强的抑制作用；由于发酵过程中自动控制pH需要流加碱液，会形成乙酸钠、乳酸钠等有机酸盐，对发酵过程也存在抑制作用；随着副产物有机酸与有机酸盐的积累，抑制了1，3-丙二醇的生产，到发酵后期，1，3-丙二醇增长缓慢。如果菌种对有机酸或有机酸盐耐受性增强，那么菌种发酵生产1，3-丙二醇的能力可以得到进一步提高。 

红树林是海洋与陆地过渡的特殊生态环境，兼具有陆地和海洋的特征。红树林土壤的pH值低，呈酸性；由于海水的周期浸渍以及红树林与土壤间元素的循环作用，红树林土壤的含盐量较高，具有盐渍化特征；红树林土壤的有机质含量较高，其生态系统中具有丰富多样的微生物。如果能从红树林底泥中分离出克雷伯氏菌，其对有机酸和有机酸盐的耐受性可能较陆 地分离株更强，该特征对工业生产存在潜在的利用价值。 

目前还没有利用来源于海洋或海洋与陆地过渡生境的克雷伯氏菌发酵生产1，3-丙二醇的报导。 

发明内容：

本发明的第一个目的是提供一种从海洋红树林生态系统中分离、筛选的具有生产1，3-丙二醇优良性能的克雷伯氏菌新菌株：肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)HSL4，该菌种已于2011年3月21日保存在中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，地址：中国武汉市武汉大学，保藏编号：CCTCC NO：M 2011075。 

肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)HSL4的分离、筛选和鉴定：