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本文从已有的三株菌中筛选出一株能生产1,3-丙二醇且性能良好的菌株—克雷伯氏肺炎杆菌As1.1736作为出发菌株,并对其种子培养条件进行优化。为了进一步获得1,3-丙二醇的高产突变株,以克氏肺炎杆菌As1.1736为出发菌株进行诱变处理,并对发酵培养条件进行初步优化。
甘油由克氏肺炎杆菌转化生成1,3-丙二醇的研究是在厌氧条件下进行的,采用空气置换和降低氧化还原电位相结合的方法制备预还原培养基。取对数期单细胞菌悬液适量,在紫外线最适照射剂量下诱变筛选高产突变株;再经DES溶液诱变筛选出高产突变株,然后将经DES诱变得到的高产菌株在两次浓缩的基础上进行UV+LiCl复合诱变,经过建立在影印技术上的初筛和复筛后采用高效液相色谱法测1,3-丙二醇的产量以确定高产突变株;分别对温度、pH等培养条件和碳源、氮源、酵母膏、金属离子等组分进行单因素实验,确定甘油转化生成1,3-丙二醇的主要影响因素,然后通过正交实验进行培养条件优化。
实验研究结果表明:克氏肺炎杆菌是兼性厌氧菌,以克氏肺炎杆菌为出发菌株,经过紫外线诱变、硫酸二乙酯(DES)诱变及紫外线(UV)和氯化锂(LiCl)复合诱变得到突变株K.pneu4046,其1,3-丙二醇产量由出发菌株的4.7g/L提高到16.1g/L,提高了3.43倍;高浓度甘油对K.pneu4046的生长具有较大的抑制作用,当甘油浓度为9%时抑制作用十分明显;酵母膏是1,3-丙二醇发酵所必需的营养组分,添加适量的酵母膏将有利于1,3-丙二醇的产生;通过对菌株K.pneu4046培养条件的优化,确定最适发酵培养基(L-1)是:甘油60g,K2HPO41.3g,KH2PO40.5g,CaCl20.1g,MgSO4·7H2O0.2g,NH4Cl2.0g,Fe液1mL,酵母膏2.0g,微量元素液1mL。在该优化条件下K.pneu4046突变株的1,3-丙二醇产量为21.3g/L;通过正交实验可知温度、pH和接种量对发酵有着重要的影响,当温度为37℃、接种量为5%、pH为7.0时有利于甘油向1,3-丙二醇的转化;在最适发酵培养基和最适发酵条件下,1,3-丙二醇最高产量可达24.38g/L。