第11卷第6期 2011年12月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
以粗甘油为原料高产1，3-丙二醇菌株的等离子体复合诱变
朱晓丽，南南，修志龙
(大连理工大学生命科学与技术学院，辽宁大连116024)
Vol.11 No.6 Dec.2011
摘要：为提高克雷伯氏杆菌(Klebsiellapneumoniae)以粗甘油为底物发醇酵生产1,3-丙二醇的水平，尝试使用大气压介质阻挡放电等离子体与LiCI进行复合诱变，结合FeCI和产物射受的筛选方法，得到一株产量较高的笑变菌株KpM30 经批式流加发酵，1,3-丙二醇的产量、摩尔转化率分别达到70.2/L和0.576，比原始菌株分别提高24.9%和17.7%，乙醇、琥珀酸及乳酸等副产物产量普遍下降，其中乳酸降幅最大，为47.0%.经代谢分析，KpM30在发酵前期ATP 及NADHz的生成量为原始菌株的1.6和1.3倍，而在发酵终点1,3-丙二醇支路的碳流量增加了22.6%.KpM30有机酸
产量的降低及对粗甘油的良好利用，为降低产物分离难度及实现生物柴油与1,3-丙二醇的联产奠定了基础关键词：粗甘油：1,3-丙二醇：克雷伯氏杆菌：复合诱变
中图分类号：TQ923 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)06-1030-08
前采用等离子体进行复合诱变的研究不多，主要有低温
1,3-丙二醇(1,3-Propanediol，1,3-PD)是一种重要的化工原料，在复合材料、粘合剂、涂料、模具及化妆品行业有着广泛的应用.由于其2个羟基分别位于1号及 3号碳上，空间结构的对称性使其在聚合物的合成上有着独特的优势，发酵法生产1,3-PD主要以甘油为原料，但精制甘油价格高，影响了整个过程的生产成本，随着生物柴油行业的兴起，租甘油作为生物柴油的副产物产量逐年增加，欧洲甘油产量10年内增加了2倍，达到60万ta}，因此，利用粗甘油生产1,3-PD不但可降低生产成本，还缓解了粗甘油对环境造成的压力.近年来，利用粗甘油进行产物发酵受到了广泛的关注[3-6], 其中1,3-PD方向的研究热点主要集中在以不同来源的粗甘油进行发酵13.7]、溶剂辅助预处理粗甘油对发酵的影响、不同类型的微生物对粗甘油的利用及粗甘油成分对微生物生长代谢的影响9等，这些研究中，对适用于粗甘油发酵的菌种的改造研究较少，而粗甘油中的脂肪酸、盐类、甲醇等杂质(0]的存在影响了菌体的正常代谢，导致未经改造的克雷伯氏杆菌(Klebsiellapneumoniae) 的1,3-PD发酵水平普遍停留在53~60g/LI5.7],
针对以上情况，本研究对K.pneumoniae菌种进行诱变改造，以提高其直接利用粗甘油高产1,3-PD的能力.大气压冷等离子体是一种新型的诱变方法，已成功应用于菌种改良1,12)，本课题组前期实验表明，该方法可提高菌株的1,3-PD产量，但稳定性有待进一步提高为此本实验采用复合诱变方法提高突变株的稳定性。目
等离子体与亚硝基胍复合选育丁醇高产菌株[3及氩气等离子体与紫外复合选育高产谷胱甘肽酵母菌[14等. 但亚硝基胍是致癌物质，应尽量避免使用；而等离子体放电过程会产生紫外线，紫外诱变的缺陷是突变菌性能不稳定，因此等离子体与紫外复合难以解决稳定性问题
本实验采用大气压等离子体与LICI复合诱变方法，
一方面等离子体作为处理手段具有抑菌、提高种子活力的生物学效应[15,16]，过程中产生的化学活性物质能破坏 DNA的双链结构[17]，因此，具有独特的诱变潜力：另一方面LiCI是一种碱金属卤化物，其本身并无诱变作用，但常与一些诱变因子结合产生协同效应，且LiCl 与紫外结合的诱变方法已成功选育了多数菌株[18,19]，由于等离子体作用过程中会产生紫外线及众多活性离子，其与LiCI结合可能出现更强的协同效果，因此，将两者结合用于诱变筛选耐受粗甘油并高产1,3-PD的菌株考虑到甘油通过还原途径歧化为1,3-丙二醇，采用FeCl 氧化型平板进行抗性筛选，最终筛选出1株高产1,3-PD
的菌株，对其代谢进行了分析 2实验
2.1实验材料与试剂 2.1.1菌种
原始菌株：克雷伯氏杆菌（Klebsiellapneumoniae）从土壤中筛选的野生菌种，保藏于中国微生物菌种保藏
管理中心(CGMCC)，编号为2028 2.1.2试剂
收稿日期：2011-09-30，修回日期：2011-11-23
(9000）（6图8000）（9
国家自然科学基金资助项口(编号：20576018)
作者篇介：朱晓函(1986-)，女，辽亨省人连市人，硕士研究生，生物化工专业；修志龙，通讯联系人，Tel:0411-84706369,E-mail:zhlxiu@dlut.edu.cn 万方数据