地衣芽孢杆菌高产2,3-丁二醇菌株的选育和发酵研究

摘要/Abstract

摘要：

目前2，3-丁二醇生产菌株大部分为致病菌，对人类健康和环境具有一定威胁。从牛奶样品中分离到1株产2，3-丁二醇的芽孢杆菌127-7，分析其16S rRNA基因序列，确定该菌株为地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）。进一步对菌株127-7进行紫外诱变，筛选耐受高浓度葡萄糖和高产乙偶姻的菌株。摇瓶发酵结果显示，突变株BL41的2，3-丁二醇产量较出发菌株127-7提高了41.1%。对发酵副产物分析发现，不控制发酵液pH可以显著降低乳酸产量，2，3-丁二醇产量在72 h达到81.4 g/L。进一步调整补糖策略，维持最低残糖浓度为30 g/L，菌株BL41产2，3-丁二醇83.4 g/L，最高产率为1.9 g/L·h，发酵时间缩短至46 h。结果表明，地衣芽胞杆菌BL41可以作为候选菌株，用于工业规模2，3-丁二醇的生产。

关键词: 地衣芽孢杆菌, 2,3-丁二醇, 紫外诱变, 耐受葡萄糖

Abstract:

Currently, most isolated 2,3-butanediol producing strains are pathogens and they cause certain risks to public health and environments. In this work, Bacillus sp. 127-7 was isolated for 2,3-butanediol（BD）production from raw milk samples. It was identified as Bacillus licheniformis by analyzing its 16S rRNA gene sequence. By UV-mutagenesis, mutants that could endure high glucose concentrations and produce relatively high amounts of acetoin were isolated for further analysis. In shake-flask fermentations, 2,3-BD production was increased by 41.1% in mutant strain BL41 compared with the parent strain 127-7. Additionally, BL41 yielded much less amounts of lactate acid in the cultures without acidity control and 2,3-BD reached 81.4 g/L in the fed-batch fermentation. Moreover, the minimal residual glucose concentration was increased to 30 g/L in the culture, the fermentation time was significantly reduced to 46 h with 83.4 g/L 2,3-BD. The highest productivity is up to 1.9 g/L·h. The results showed that B. licheniformis BL41 may be used as a candidate strain for industrial production of 2,3-butanediol.

Key words: Bacillus licheniformis, 2, 3-butanediol, UV-mutagenesis, Glucose tolerance

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