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2,3-丁二醇是一种重要的生物基产品,在化工、能源、食品和农业等领域都有较多的应用。目前,利用微生物法合成2,3-丁二醇已经达到了一个较高的水平,降低培养基原料生产成本也已成为一个重要课题。木质纤维素来源广泛,木糖是木质纤维素水解液中第二丰富的糖,筛选和构建能够以木质纤维素或者其水解液等为原料的生产菌株是现在生物化工领域的研究热点。粘质沙雷氏菌是2,3-丁二醇产量高的潜在工业生产菌体之一,但该菌木糖代谢能力很低,需要借助构建工程菌株等方法提升其木糖利用能力,以降低生产成本。本文围绕粘质沙雷氏菌MG1木糖发酵生产2,3-丁二醇,在底物木糖利用以及发酵条件方面开展了研究,主要结果如下:1.克隆出了木糖代谢途径的木糖异构酶基因,对粘质沙雷氏菌木糖生长情况做基础研究,确定培养基成分为木糖40 g/L、酵母粉5 g/L、NH4H2PO4 3 g/L、柠檬酸钠14 g/L、乙酸钠4 g/L、MgSO40.5 g/L、MnSO40.05 g/L。最佳培养条件为5%接种量、温度为30℃、pH为6.0,在该条件下粘质沙雷氏菌MG1能够利用20 g/L的木糖,能够产生3.8g/l的2,3-丁二醇。2.构建质粒pUC 18-pbudR-xylA-Amp电转粘质沙雷氏菌MG1中表达,启动子为MG 1自身乙偶姻操纵子启动子,构建的工程菌株外源基因木糖异构酶可溶表达且表达量很高,木糖利用提高为30.5 g/L,重组粘质沙雷氏菌木糖代谢2,3-丁二醇的产量为8.5 g/L,提高了 50%。3.木糖和葡萄糖混合发酵发现木糖代谢得到进一步提高,采用响应面分析方法的中心组合法优化pH、木糖浓度、葡萄糖浓度,得到最佳的发酵条件为pH6.3,木糖浓度55 g/L,葡萄糖浓度16.5 g/L。以该条件配置发酵培养基,粘质沙雷氏菌工程菌株摇瓶培养,测定木糖和葡萄糖代谢情况以及产物2,3-丁二醇形成情况,实验结果为2,3-丁二醇转化率为0.29 g/g糖,2,3-丁二醇产量为20.1 g/L,生产力为6.7 g/L/d。