[发明专利]一种产2,3-丁二醇的多粘类芽孢杆菌及用途

说明书

技术领域

本发明属于工业微生物领域，涉及一种产2,3-丁二醇的多粘类芽孢杆菌及用途。

背景技术

2,3-丁二醇作为一种重要的化工原料和液体燃料，广泛应用于医疗、化工、能源及食品等领域，有广阔的工业应用前景。2,3-丁二醇存在三种旋光异构体，分别为(R,R)-2,3-丁二醇、(S,S)-2,3-丁二醇和meso-2，3-丁二醇。目前，发酵生产2,3-丁二醇的微生物主要是细菌类，包括克雷伯氏菌属(Klebisella)、肠杆菌属(Enterobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、沙雷氏菌属(Serratia)以及乳球菌属(Lactococcus)等，其中，克雷伯氏菌和多粘类芽孢杆菌是最具有工业化潜力的菌种。克雷伯氏菌产2,3-丁二醇能力较高，最高产量能达到150g/L左右，由于克雷伯氏菌的2,3-丁二醇产物中90%以上为meso型，且克雷伯氏菌多为致病性细菌，因而其应用受到一定限制；多粘类芽孢杆菌产生的2,3-丁二醇约98%为具有光学活性的D型，菌株可以利用的底物比较广泛，产2,3-丁二醇能力同样较高，最高产量可达到110g/L左右，且多粘类芽孢杆菌是非致病性菌，因而在制备手性2,3-丁二醇的应用中潜力较大；但不管是克雷伯氏菌，还是多粘类芽孢杆菌，已报道的菌株在发酵过程中，只能产生以某一种构型为主要成分的2,3-丁二醇，而能实现产物中2,3-丁二醇主要成分构型转化的菌株还未见报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高产(R,R)-2,3-丁二醇和meso-丁二醇的多粘类芽孢杆菌。

本发明的第二个目的是提供一种产2,3-丁二醇的多粘类芽孢杆菌生产(R,R)-2,3-丁二醇的用途。

本发明的第三个目的是提供一种产2,3-丁二醇的多粘类芽孢杆菌生产meso-2,3-丁二醇的用途。

本发明的技术方案概述如下：

一种产2,3-丁二醇的多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CJX-518保藏编号为CGMCC NO.7096。

一种产2,3-丁二醇的多粘类芽孢杆菌生产(R,R)-2,3-丁二醇的用途，包括如下步骤：

（1）种子培养：将产2,3-丁二醇的多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CJX518在种子培养基中培养，得到一级种子；将一级种子在种子培养基中培养，得到二级种子；

（2）发酵培养：按5%～10%的接种密度将二级种子接入发酵培养基中，在通气量为0.1～0.8vvm，搅拌转速为300～500rpm，温度为32～42℃条件下发酵12～24h，获得以(R,R)-2,3-丁二醇构型为主要成分的2,3-丁二醇；

所述发酵培养基由下述成分以g/L计组成：葡萄糖55，酵母浸膏粉10，NaCl5，K₂HPO₄4，KH₂PO₄2，(NH4)₂SO₄2，柠檬酸钠2，MgSO₄·7H₂O0.7，KCl0.5，CaCl₂0.05，ZnSO₄·7H₂O0.005，FeSO₄·7H₂O0.005，MnSO₄·H₂O0.005，pH为7.0。

一种产2,3-丁二醇的多粘类芽孢杆菌生产meso-2,3-丁二醇的用途，包括如下步骤：

（1）高糖驯化：将产2,3-丁二醇的多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)CJX518接种到200～300g/L的高糖培养基中，在搅拌转速为200～500rpm，温度为32～42℃条件下培养48～72h后，取1～5mL再次转接到50～100mL的200～300g/L高糖培养基中，以同样的条件培养，共连续转接6～8次，得驯化菌株；

（2）种子培养：将驯化菌株在种子培养基中培养，得到一级种子；将一级种子在种子培养基中培养，得到二级种子；

（3）发酵培养：按5%～10%的接种密度将二级种子接入发酵培养基中，在通气量为0.1～0.8vvm，搅拌转速为300～500rpm，温度为32～42℃条件下发酵12～24h，获得以meso-2,3-丁二醇构型为主要成分的2,3-丁二醇；