[发明专利]一种促进微生物转化生产1，3-丙二醇的方法

说明书

本发明涉及一种促进微生物转化生产1，3‑丙二醇的方法，包括（1）菌种活化：将菌种保藏液与种子培养基按比例混合后微氧培养，采用氢氧化钾调控pH为6～8，培养10h～16h得到菌种活化液；（2）菌种扩大培养：将菌种活化液与种子培养基按比例混合后微氧培养，采用氢氧化钾调控pH为6～8，培养10h～16h得到种子液；（3）发酵培养：以甘油为底物，将种子液和发酵培养基按比例混合，首先进行微氧发酵，发酵时间为6h～12h，采用氢氧化钾调控pH为6～8；然后进行厌氧发酵，采用氨水调控pH为6～8。本发明根据菌体细胞离子通道的特性，解决了发酵体系渗透压过大的问题，能够有效促进甘油转化，大幅提高最终产物中1，3‑丙二醇的浓度。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，涉及一种促进微生物转化生产1，3-丙二醇的方法。

背景技术

1，3-丙二醇（1，3-Propanediol，PDO）主要用于生产性能优异的新型聚酯PTT（Polytrimethylene Terephthalate）。PTT既具有PET的化学稳定性，又具有尼龙的良好弹性回复性能和抗污染性。随着低成本1，3-丙二醇生产工艺的开发，PTT在纺织品领域拥有广阔的应用前景。另外，1，3-丙二醇还是一种重要的化工原料和医药中间体，在聚酯纤维生产以及聚氨基甲酸乙酯和环状化合物的制造中具有广泛的应用，可替代乙二醇生产其它聚酯（如聚萘二甲酸丙二醇，PTN）、制备新型聚氨酯（包括发泡产品、弹性体、粘合剂等）、防冻液、乳化剂等精细化工产品。由它合成的聚酯有独特的性质和优异的性能，而且可以使聚酯塑料具有易于自然循环的可生物降解特性。近年来，作为重要的有机合成原料和中间体，因其独特性能以及广泛的用途成为研究开发的热点。

1，3-丙二醇工业生产方法主要有化学法和生物法两大类。化学法包括：以丙烯醛为原料，经水合、加氢的丙烯醛水合工艺和以环氧乙烷（EO）为原料，经氢甲酰化、再加氢的环氧乙烷氢甲酰化工艺。生物法是目前研究的热点，根据原料不同可分为葡萄糖一步转化法和甘油转化法。生物法虽然起步较早，但是直到二十世纪八十年代才逐渐引起人们的重视。尽管目前的主要方法仍然是化学法，但是与化学法相比，微生物转化法具有条件温和、操作简便、选择性好、节省能源、设备投资少和环境良好等特点，是一种生产成本最低、污染最少的方法，符合当今“绿色化工”和“可持续性发展”的要求。

通过微生物发酵生产1，3-丙二醇的生产工艺主要分为两类：以葡萄糖为原料利用基因工程菌转化生产1，3-丙二醇和以甘油为原料利用克雷伯杆菌（Klebsiellapneumoniae）、弗氏柠檬杆菌（Citrobacter freundii）、成团肠杆菌（Enterobacteragglomerans）、丁酸梭状芽孢杆菌（Clostridium butyricum）和巴氏梭状芽孢杆菌（Clostridium pasteuianu）等细菌转化生产1，3-丙二醇。生物法生产1，3-丙二醇，目前存在产物浓度低、生产周期长和甘油转化率低等问题，直接影响生物法生产1，3-丙二醇的规模化应用。解决上述问题，既可以通过生物化工上游技术，利用基因工程等技术手段，对发酵菌种加以改造，以提高菌种的发酵水平、产物的转化能力，也可以在生物发酵阶段，连续、分批补料、反应分离相耦合的培养方式，优化发酵条件，提高发酵水平。

CN1348007A公开了一种微生物微氧发酵生产1，3-丙二醇的方法，其所使用的微生物细胞不仅在厌氧条件下，而且在微氧条件下都能将甘油转化为1，3-丙二醇。其优点是发酵工艺简单经济，既简化了操作条件，降低了生产成本，又缩短了发酵时间，提高了生产效率，而且微氧条件下发酵液中1，3-丙二醇的浓度与厌氧发酵相当或略高一些，为微生物发酵法生产1，3-丙二醇的工业化提供了简单经济的发酵工艺。但是，微氧发酵的方法对于兼性厌氧微生物来说，促进效应具有局限性，仅对菌体生长阶段具有增益作用。而对于以甘油为底物，发酵生产1，3-丙二醇这一代谢过程而言，是一个严格的还原反应，因此微氧条件并不利于底物甘油的转化及产物1，3-丙二醇的积累。