[发明专利]一种改变细胞膜通透性有效生产1,3－丙二醇的方法

说明书

技术领域

本发明是一种生物技术制备1，3-丙二醇的方法，特别涉及添加非离子表面活性剂改变细胞膜通透性，有效提高1，3-丙二醇浓度的方法，属于1，3-丙二醇的生物催化合成技术领域。

背景技术

在有机合成反应中，1，3-丙二醇作为双官能团有机分子，具有广泛的应用。它可替代乙二醇、丁二醇，用作合成聚酯和聚氨酯的单体以及溶剂、抗冻剂或保护剂等，也用于合成医药和用做有机合成中间体。

其最主要的用途是制造性能优异的新型聚酯纤维聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)的重要单体原料。PTT是20世纪90年代中期工业开发成功的具有植物纤维特性的高档服装纤维材料。

PTT具有优异的回弹性、染色性、抗污性，以及自然循环的可生物降解特性，在地毯、工程塑料、服装面料等领域大有作为，被美国评为六大石化新产品之一，是目前国际上合成纤维开发的热点。目前只有德国Degussa公司、美国Shell公司和Du Pont公司实现了1，3-丙二醇生产的工业化，据Schell公司预测，到2010年世界PTT纤维需求量将超过100万吨，届时，对1，3-丙二醇的需求也将直线上升。

1，3-丙二醇的工业生产方法主要有3种：环氧乙烷氢甲酰化法、丙烯醛水解法和微生物发酵法。微生物发酵法生产1，3-丙二醇是利用细胞的代谢反应网络，使可再生的生物质原料高效转化为1，3-丙二醇，特别是其中的甘油转化途径，由于甘油是生物柴油制取所衍生的主要副产物，同时也是乙醇发酵的副产物，而备受瞩目。已有很多研究着重于优化微生物转化甘油生产1，3-丙二醇的过程，如采用微氧发酵工艺提高生物反应器的生产力；如为提高1，3-丙二醇的转化率，减少副产物的生成，分别采取不同的发酵调控策略：补料分批、两阶段培养、双底物发酵、添加辅因子发酵等工艺，提高1，3-丙二醇的转化率、产量、降低发酵成本(1-6)。

1、Chen X，·Zhang DJ，·Qi WT，Gao SJ，Xiu ZL，.Xu P.Microbial fed-batch productionof 1，3-propanediol by Klebsiella pneumoniae under micro-aerobic conditions.Appl.Microbiol.Biotechnol.2003.63：143-146。

2、张延平，杜晨宇，饶治，曹竹安.维生素C和E对Klebsiella pneumoniae合成1，3-丙二醇的调控.过程工程学报.2005.5：197-200。

3、程可可，孙燕，刘卫方，刘德华.底物流加策略对发酵法生产1，3-丙二醇的影响.食品与发酵工业.2004.30：398-40。

4、陈宏文，王蔚，方柏山，胡宗定.克雷伯杆菌生产1，3-丙二醇关键酶发酵条件研究.高校化学工程学报.2004.18：621-627。

5、吴斌，何冰芳，孙志浩，欧阳平凯.丁酸梭杆菌发酵甘油制备1，3-丙二醇的研究.工业微生物.2004.31：21-25。

6、杨东，李春，杜晨宇，张延平，曹竹安.两段双底物发酵生产1，3-丙二醇.过程工程学报.2003.3：269-273。

但已有工艺都存在产物、副产物对细胞生长和细胞催化活性的抑制，导致发酵过程中菌体量偏低，生产周期长，生产强度低。表面活性剂能改善细胞膜通透性，在微生物发酵中经常被用来提高目标产物的产量。在微生物发酵过程中加入表面活性剂，可加快物质传递运输，增加胞内胞外的物质平衡，从而提高了菌体对底物、产物的耐受度，解决发酵产物、副产物对微生物细胞生长和催化活性的抑制。因此，在微生物发酵过程中添加表面活性剂对增加终产物浓度，提高生产效率，缩短反应周期，降低生产成本，具有重要的现实意义(7-9)。

7、朱艳，袁其朋，王航.添加氧载体及表面活性剂对番茄红素发酵的影响.微生物学通报.2006.33(1)：90-93。

8、韦祎，张淑荣，刘春巧，张鹏.添加表面活性剂对d-熊果苷发酵的影响.化工学报.2007.58(9)：2352-2356。

9、Nemec T，Jemej c K.Influence of Tween 80 on lipid metabolism of an Aspergillusniger strain.Appl Biochem Biotechnol.2002.101(3)：229-238。