[发明专利]一株地芽孢杆菌及其在高温发酵生产2,3-丁二醇和乙偶姻中的应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一株地芽孢杆菌及其应用。 

背景技术

2，3-丁二醇是一种新型的化工原料和燃料，广泛应用于化工合成、食品、燃料、防冻等各个领域(Ji et al.，2011)。乙偶姻(3-羟基丁酮)天然痕量存在于玉米、葡萄、苹果、香蕉、奶酪等许多食物中，在食品、香料、化妆品、手性合成等领域有重要的用途(Xiao et al.，2010)。2，3-丁二醇和乙偶姻可由可再生原料发酵生产，是重要的新兴平台化合物(Xu et al.，2012)。两者是细菌中乙偶姻代谢途径的产物，可以在细胞内通过2，3-丁二醇脱氢酶相互转化。2，3-丁二醇和乙偶姻在发酵产物中往往同时存在，但它们两者沸点相差较大，可以通过蒸馏很容易地相互分离。 

发酵法生产2，3-丁二醇和乙偶姻具有良好的市场前景，吸引了大量国内外开发研究人员，取得了一些研究进展(Xiao et al.，2007)。但迄今所有已知关于发酵法生产2，3-丁二醇和乙偶姻的研究文献报道都是采用中温发酵法(30-40℃)，最典型的温度是37℃。为了防止2，3-丁二醇和乙偶姻发酵过程中污染杂菌，培养基要经过高温蒸汽灭菌，这就必然涉及一系列灭菌设备，操作繁琐、消耗大量的蒸汽和冷却水，而且高温灭菌容易引起大量的糖损失和产生很多影响正常发酵的有害化学物质。一般发酵过程是放热的，所以中间过程也需要消耗冷却水(Cripps et al.，2009)。虽然发酵过程中采取各种措施控制污染，但往往仍存在不同程度的倒灌率，有时甚至影响到正常生产运行(Skinner and Leathers，2004)。 

研究者通常将温度为50-65℃的发酵方法称为高温发酵法，近年来开始受到研究重视(Cripps et al.，2009)。一般情况下环境中的杂菌在45℃以上就很难生长，高温发酵时杂菌营养体可被绝大部分杀死，有些芽孢等非营养体虽不能彻底杀灭，但也不能繁殖，所以高温发酵可以较好地解决污染杂菌问题。较高的发酵温度还可以加快反应速率、节约冷却水、操作粗放，甚至可以免灭菌(Qin et al.，2009)。因此高温发酵较中温发酵而言具有独到的优势，极具开发潜力。但迄今国内外未见高温发酵生产2，3-丁二醇和乙偶姻的研究报道。 

参考文献： 

Cripps RE，Eley K，Leak DJ，Rudd B，et al.(2009)Metabolic engineering of Geobacillus thermoglucosidasius for high yield ethanol production.Metab Eng 11：398-408 

Ji XJ，Huang H，Ouyang PK(2011)Microbial 2，3-butanediol production：a state-of-the-art review.Biotechnol Adv 29：351-364 

Qin J，Zhao B，Wang X，Wang L，Yu B，Ma Y，Ma C，Tang H，Sun J，Xu P(2009)Non-sterilized fermentative production of polymer-grade L-lactic acid by a newly isolated thermophilic strain Bacillus sp.2-6.PLoS One 4：e4359 

Skinner KA，Leathers TD(2004)Bacterial contaminants of fuel ethanol production.J Ind Microbiol Biotechnol 31：401-408 

Xiao Z，Liu P，Qin J，Xu P(2007)Statistical optimization of medium components for enhanced acetoin production from molasses and soybean meal hydrolysate.Appl Microbiol Biotechnol74：61-68 

Xiao Z，Lv C，Gao C，Qin J，et al.(2010)A novel whole-cell biocatalyst with NAD⁺regeneration for production of chiral chemicals.PLoS One 5：e8860