[发明专利]一种联产1,2,4-丁三醇和聚羟基丁酸酯的方法

说明书

本发明公开了一种联产1,2,4‑丁三醇和聚羟基丁酸酯的方法，属于发酵技术领域以及生物技术领域。本发明提供了构建得到的重组大肠杆菌接种至种子培养基中，得到种子液，将种子液接种至含有木糖和葡萄糖的发酵培养基中，添加IPTG诱导培养，制备得到1,2,4‑丁三醇和聚羟基丁酸酯；本发明在已有利用木糖产丁三醇菌株的基础上引入以葡萄糖为底物的聚羟基丁酸酯途径，使原有菌株可以联产1,2,4‑丁三醇和PHB，提高了葡萄糖的附加值，而且联产菌株可以降低发酵成本，充分利用现有资源，并且通过对发酵条件的优化，也提高了1,2,4‑丁三醇和PHB的产量。

技术领域

本发明涉及一种联产1,2,4-丁三醇和聚羟基丁酸酯的方法，属于发酵技术领域以及生物技术领域。

背景技术

1,2,4-丁三醇(1,2,4-butanetriol，BT)是一种手性多元醇类化合物，属于非天然化学品，化学式为C₄H₁₀O₃，相对分子质量为106.12，表观与甘油相似，为无色无味、透明的油状液体，性质稳定易溶于水及醇类中，具有旋光性。

1,2,4-丁三醇广泛应用于工业生产及生活中，在军工方面，丁三醇作为前体物质可用来合成丁三醇三硝酸酯(BTTN)，BTTN是一种高能推进剂，因其具有冲击性小、热稳定性高、挥发性低等优点作为硝化甘油的优良替代品，BTTN也可用于生长因子以及缓解心绞痛、抗癌、抗病毒药物的合成；在医药领域，1,2,4-丁三醇(BT)可作为缓释剂，以及合成治疗胆固醇药物与艾滋病药物及抗癌药物的重要中间体；在高分子材料领域，使用1,2,4-丁三醇作为交联剂，可以提高聚合物的强度和硬度。除此之外，BT作为烟草行业添加剂，可以减弱硝基化合物及焦油对人体的毒害作用；在彩色显影液中添加BT可以增加其色彩度以及粘着力；BT能够抑制微生物生长，可以作为防腐剂的添加剂，增强防腐处理的效果。

聚羟基丁酸酯(PHB)是已知的多羟基烷酸酯(PHA)，被认为可以改变细胞内代谢流和氧化/还原状态，增强宿主的抗逆性。许多化学物质和材料，包括两个具有应用潜力的重要产品，BT和聚羟基烷酸酯(PHAs)，可以从生物上从可再生的基质中产生。由于其生物可降解性和生物相容性，已被广泛研究作为潜在的绿色替代品石油衍生聚合物的药物传输，农业，纤维工业和消费品。

目前，丁三醇生产主要以木糖和葡萄糖共底物发酵，由于本实验室前期敲除了木糖代谢途径上的基因xylAB，所以木糖仅用于生产丁三醇，而葡萄糖用于菌株的生长，葡萄糖的附加值较低。

由于1,2,4-丁三醇和聚羟基丁酸酯(PHB)的产物分别在胞外和胞内，从理论上来讲，可同时利用菌株发酵生产两种物质，但是目前还未有能够同时生产这两种物质的菌株，若能获得一株生产两种产物的菌株，并且通过对构建的工程菌株发酵过程进行条件优化，提高1,2,4-丁三醇和聚羟基丁酸酯(PHB)产量具有重要意义，同时也会为将多种廉价底物转化为多种高附加值产品奠定基础，尤其是如何在大规模生产如发酵罐水平中提升1,2,4-丁三醇和聚羟基丁酸酯(PHB)产量，以适应工业生产，成为研究的热点和难点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种联产1,2,4-丁三醇和聚羟基丁酸酯的方法，所述方法包括以下步骤：

将发酵微生物接种至种子培养基中，得到种子液，将种子液接种至含有木糖和葡萄糖的发酵培养基中，添加IPTG诱导培养，制备得到1,2,4-丁三醇和聚羟基丁酸酯；

所述培养条件为，添加IPTG至终浓度为0.5mmol/L～1mmol/L，IPTG添加时间为发酵开始后1.5～2h，木糖添加时间为发酵开始后0～6h，初始葡萄糖消耗完之后补加5～10g/L葡萄糖，温度为32～37℃，转速为100～400rpm，通气比为0.50～0.75v/(v·min)。