第10卷第3期 2010年6月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
VoL10 No.3 June2010
两株K/ebsie//apneumoniae菌发酵生产2.3-丁二醇的比较
孙丽慧11，戴建英，王旭东，修志龙
(1.大连理工大学生命科学与技术学院，辽宁大连116024：2.新江工业大学生物工程研究所，浙江杭州310032)
CICC10011代谢产生的各种有机酸和乙醇浓度均明显低于K.pneumoniaeDSM2026，发醇56h，目标产物(2,3-丁二醇+乙偶姻)浓度为85.61g/L，生产强度为1.53g/(L-b)，葡萄糖质量转化率为45%.对2株克雷伯氏菌发酵的代谢流量
分析表明，K.pneumoniaeCICC10011是生产2,3-丁二醇的优良菌株。关键词：2,3-丁二醇；发醇；代谢流分析；代谢特性
中图分类号：Q815 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)030588-05
2实验
2,3-丁二醇(2,3-Butanediol,2,3-BD)作为最有工业化前景的二醇类发酵产物之一，广泛应用于化工、食品、医药、燃料等领域(2-5)，乙偶姻(AC)是2,3-BD的前体，具有令人愉快的奶油香味，可作为食品添加剂[6],2,3-BD 的生产方法有化学法和生物转化法3，与化学法相比，生物法生产2,3-BD具有反应条件温和、易操作、反应过程简单且对环境污染小等优点，已倍受关注(7，尤其是近年来随着石油资源日趋紧张和石油价格不断上涨，利用可再生资源通过生物法制备2,3-BD更具广阔的开发空间和应用前景
自然界有很多微生物都可代谢产23-BD，包括克雷伯氏菌属(Klebsiella)、芽孢杆菌属(Bacillus)、气单孢菌属(Aeromonas)、假单胞菌属(Pseudomonas)和沙雷氏菌属(Serratia)289，其中Klebsiella具有较宽的底物食谱范围，发酵也较彻底，对底物利用率高，且产副产物乙醇较少，2,3-BD产量较高，因此是更具工业化生产 2,3-BD前景的菌种4，但不同菌株的代谢产物亦有差异，K.pneumoniaeDSM2026是以甘油为底物发酵生产 1,3-BD的经典菌株，2,3-BD为副产物(9,10，但以葡萄糖为底物时，2,3-BD为主要产物；而K.pneumoniaeCICC 10011是以葡萄糖为原料发酵产2,3-BD的典型菌株[1], 江波等12]已通过批式发酵实验优化了这2株克雷伯氏菌利用葡萄糖发酵产2,3-BD的条件.在此基础上，本研究进行批式流加发酵实验，并对发酵过程中的代谢产物进行分析，同时对2株菌的代谢流分布进行分析比较，以期发现二者在代谢流分布方面的特性，为菌种改造及过程调控提供理论指导.
2.1实验材料与仪器
菌种为K.pneumoniaeDSM2026(购于德国菌种和细胞收集中心)和K.pneumoniaeCICC10011(购于中国工业微生物菌种保藏管理中心)，二者的种子培养基和发酵培养基分别见文献[10,11].主要仪器：pH电极，5L 自控发酵罐(BIOTECH-5BG，上海保兴生物设备工程有限公司)，721分光光度计，恒温振荡培养箱，葡萄糖分析仪(SBA-50B，山东省科学院)，气相色谱仪(GC-14B，日本岛津公司)，高效液相色谱仪(Waters-600，美国沃
特世公司) 2.2方法
2.2.1种子培养
按2%()接种量将Kpneumoniae接种到含50mL 液体培养基的500mL三角瓶中，在37℃、摇床转速
190r/min条件下培养24h 2.2.2批式流加发酵实验
5L自控发酵罐中初始装液量2L，接种量5%()，温度37℃，搅拌转速300r/min，葡萄糖初始浓度约为 50g/L，发酵过程中通过补加固体葡萄糖使其浓度维持在20~50g/L.根据前期优化的最适发酵条件，K. pneumoniaeDSM2026发酵过程中控制pH值为5.5，通气量为0.08L/min；K.pneumoniaeCICC10011发酵过程
中控制pH值为5.8，通气量为0.20L/min. 2.2.3分析方法
葡萄糖采用葡萄糖分析仪测定，菌体浓度以波长 650nm下的光密度(OD650值)表示；2,3-BD、乙偶姻和乙醇浓度用气相色谱法检测，色谱柱($5mmx2m)填
收稿日期：20100225，修回日期：20100505
基金项目：国家高技术研究发展计划(863)基金资助项目(编号：2009AA05Z443)
作者简介：孙丽悬(1977-)，女，辽宁省鞍山市人，博士，讲师，生物化工专业；修志龙，通讯联系人，Tel:0411-84706369,E-mail:zhlxiudlut.edu.cn 万方数据