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乙醇醛又名羟基乙醛,是最小的糖分子,兼具醛和醇的双重性质,易成二聚体,是重要的有机合成中间体,在化工、食品、医药、卫生等行业有重要的应用,可用于合成丝氨酸、维生素B6、乳酸等,也可作为一些特殊合成的还原试剂或探针分子。目前,乙醇醛的合成方法有化学法和生物法,化学法存在反应条件苛刻、催化剂昂贵、污染严重、产物选择性低、副产物多、产率不高等缺点,而生物法具有反应条件温和、能够在较大程度上避免污染、环境友好、成本低、选择性高等优点,因此生物法合成乙醇醛越来越有吸引力。本论文提出了以乙二醇为原料生物催化合成乙醇醛。首先,通过三步富集培养的方式孵育能够以乙二醇为唯一碳源生长的菌株,采用DNPH衍生法和MBTH衍生法相结合的方法,分别进行快速测定和定量检测,筛选得到了六株活力最高的优势转化菌株,成功提取六株菌株的细菌基因组以及对16S rDNA进行序列测定,最终将六株菌株分别命名为Bacillus sp.TYUT010-1、Bacillus sp.TYUT 096、E.hominis TYUT 133-1、B.cereus TYUT 133-2、Enterobacteriaceae sp.TYUT 166、Pseudomonas sp.TYUT 261-1。其次,选取上述实验细胞活力最高的Bacillus sp.TYUT 010-1、Bacillus sp.TYUT 096、Pseudomonas sp.TYUT 261-1三株菌株进行转化反应的研究。通过对细胞生长曲线的探究发现,Bacillus sp.TYUT 010-1的最适生长条件为10 mM的乙二醇浓度、pH 9,经过6 h即可达到对数生长期;Bacillus sp.TYUT 096的最适生长条件为150 mM的乙二醇、pH 10,经过36 h的生长才达到对数生长期;Pseudomonas sp.TYUT 261-1的最适生长条件为50mM乙二醇浓度、pH 9,经过36 h的生长才达到对数生长期。通过对细胞转化反应条件的探究发现,Bacillus sp.TYUT 010-1、Bacillus sp.TYUT 096、Pseudomonas sp.TYUT 261-1均是在pH 8.5、温度为30℃、细胞浓度为4 g cdw/L的条件下达到最佳转化反应,以10 mM乙二醇为底物,产物乙醇醛分别可达1.72 mM、4.63 mM、2.04 mM。Bacillus sp.TYUT 096作催化剂时,乙醇醛的产率最高,当底物浓度分别为5 mM、10 mM、25 mM、50 mM、100 mM时,收率分别为79.4%、46.3%、22.04%、14.54%、8.68%。由此可以看出,底物抑制对转化反应产生了巨大的影响。最后,对Bacillus sp.TYUT 096进行全基因组测序,运用基因组挖掘技术,从Bacillus sp.TYUT 096的基因组中挖掘到GGMOFFJH01138、GGMOFFJH01795、GGMOFFJH03203、GGMOFFJH03204、GGMOFFJH03238、GGMOFFJH00472这六种醇脱氢酶,分别进行重组质粒及引物设计并成功表达。将表达成功的六种醇脱氢酶进行酶活的测定,GGMOFFJH01138、GGMOFFJH01795、GGMOFFJH03238、GGMOFFJH00472在pH 8.5的Tris-HCl缓冲溶液中酶活达到峰值,而GGMOFFJH03203、GGMOFFJH03204在pH 8.0的Tris-HCl缓冲溶液中酶活达到峰值。其中,GGMOFFJH01795的酶活最高,其酶活可达2U/mg。