产甘油大肠杆菌工程菌的构建及混合发酵生产1,3-丙二醇的初步研究

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1,3-丙二醇(1,3-propanediol,1,3-PD)是一种重要的化工原料,是新型纤维聚对苯二甲酸丙二醇酯(polytrimethylene terephalate,PTT)的单体,也是用作合成增塑剂、洗涤剂、防腐剂、乳化剂的原料。PTT是一种新型聚酯材料,可用于地毯、织物、纺布、薄膜和热塑性工程材料等,由于其具有许多优良特性和广阔的应用前景,成为当前的研究热点。   目前1,3-丙二醇的生产均为化学法生产,近年来,利用葡萄糖或葡萄糖转化的甘油以及其它可再生资源为原料生产1,3-丙二醇的生物转化法己成为1,3-丙二醇研究的热点。本实验拟采用代谢工程设计的第三条思路,即在大肠杆菌中引入酿酒酵母3-磷酸甘油脱氢酶基因和3-磷酸甘油酯酶基因,使原本不产甘油的大肠杆菌能发酵葡萄糖生产甘油,并利用λ-Red重组系统来对大肠杆菌甘油激酶(glpK)、甘油脱氢酶(gldA)进行敲除,构建多个基因缺失的基因工程菌,进一步改造大肠杆菌利用葡萄糖生产甘油,使得甘油得到最大量积累,并同时兼与Klebsjella混合发酵,以提高1,3-PD的产量。   本文利用Red重组系统构建了大肠杆菌JM109甘油激酶基因(glpK)和甘油脱氢酶基因(gldA)缺失的双突变菌株JM109C,然后将表达酿酒酵母3-磷酸甘油脱氢酶基因(GPD1)和3-磷酸甘油酯酶基因(HOR2)的质粒pSE-gpd1-hor2转化到JM109C突变菌株中,接种JM1090/pSE-Epd1-hor2和Klebsiella在含1%葡萄糖的摇瓶发酵培养基中37℃发酵56h,1,3-PD的最高产量为1.28g/L,是原始菌株1,3-PD产量的2.21倍;在30L发酵罐中发酵64h,1,3-PD的最高产量为24.09g/L;5g/L的乙酸、乳酸,10g/L的乙醇分别使1,3-PD的产量降低了91.41%、54.68%、51.56%。
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