[发明专利]联产1,3-丙二醇和D-1,2,4-丁三醇的方法

说明书

本发明公开了联产1,3‑丙二醇和D‑1,2,4‑丁三醇的方法，属于发酵技术领域以及生物技术领域。本发明提供了一种可高效转化甘油和木糖联产1,3‑丙二醇和D‑1,2,4‑丁三醇的重组克雷伯氏菌，此重组克雷伯氏菌以克雷伯氏菌为宿主，表达编码木糖脱氢酶的基因xdh、编码2‑酮异戊酸脱羧酶的基因kivD以及编码木糖酸脱水酶的基因yjhG；将此重组克雷伯氏菌接种至含有甘油和木糖的发酵培养基中发酵48h，即可使发酵液中1,3‑丙二醇的产量高达18.1g/L、D‑1,2,4‑丁三醇的产量高达3.3g/L，此时，发酵液中甘油的转化率高达45.3％、木糖的转化率高达12.3％。

技术领域

本发明涉及联产1,3-丙二醇和D-1,2,4-丁三醇的方法，属于发酵技术领域以及生物技术领域。

背景技术

1,3-丙二醇(1,3-propanediol，1,3-PDO)为无色、无臭，具有咸味和吸湿性的黏稠液体。在聚氨酯行业中，它常用作聚酯多元醇的原料、聚醚多元醇的起始剂和聚氨酯的扩链剂等；在有机化工行业中，它是重要的单体和中间体，最主要的用途是作为聚合物单体合成聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。因此，1,3-丙二醇的市场容量巨大。

目前，工业上常通过将可生产1,3-丙二醇的肺炎克雷伯菌(KlebsiellaPneumoniae)接种至含有甘油的发酵培养基中进行发酵以生产1,3-丙二醇。但是，肺炎克雷伯菌以甘油作为碳源生产1,3-丙二醇时还原力不足，这直接导致了甘油的转化率低下以及1,3-丙二醇的产量低下(具体可见参考文献：付晓萌.利用木糖途径对克雷伯氏菌合成1,3-丙二醇代谢中NAD(P)H-NAD(P)的研究[D].[硕士学位论文].无锡:江南大学生物工程学院,2015.)。

研究表明，木糖的加入可有效增加肺炎克雷伯菌以甘油作为碳源生产1,3-丙二醇时的还原力，进而提高肺炎克雷伯菌以甘油作为碳源生产1,3-丙二醇时的甘油转化率和1,3-丙二醇产量(具体可见参考文献：陈琳,王领民,金平,等.甘油和木糖共发酵生产1,3-丙二醇的研究[J].化学工程,2013,41(07):5-8.)。但是，木糖的价格偏高，并且，木糖在1,3-丙二醇生产过程中的转化率低下，这严重限制了木糖在1,3-丙二醇生产中的应用。

因此，急需找到一种提高木糖在1,3-丙二醇生产过程中的转化率的方法。

发明内容

[技术问题]

本发明要解决的技术问题是提供一种木糖转化率高的生产1,3-丙二醇的方法。

[技术方案]

为解决本发明的技术问题，本发明提供了一种重组克雷伯氏菌，所述重组克雷伯氏菌以克雷伯氏菌(Klebsiella)为宿主，表达编码木糖脱氢酶的基因xdh、编码2-酮异戊酸脱羧酶的基因kivD以及编码木糖酸脱水酶的基因yjhG。

在本发明的一种实施方式中，所述克雷伯氏菌为肺炎克雷伯菌(KlebsiellaPneumoniae)。

在本发明的一种实施方式中，所述木糖脱氢酶来源于新月柄杆菌(Caulobactercrescentus)。

在本发明的一种实施方式中，所述木糖脱氢酶的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。

在本发明的一种实施方式中，所述编码木糖脱氢酶的基因xdh的核苷酸序列如SEQID No.2所示。

在本发明的一种实施方式中，所述2-酮异戊酸脱羧酶来源于乳酸乳球菌(Lactococcus lactis)。

在本发明的一种实施方式中，所述2-酮异戊酸脱羧酶的氨基酸序列如SEQ IDNo.3所示。

在本发明的一种实施方式中，所述编码2-酮异戊酸脱羧酶的基因kivD的核苷酸序列如SEQ ID No.4所示。