微生物发酵法生产1，3-丙二醇专利技术导读

        1,3-丙二醇是重要的化工和医药中间体原料，是新型聚酯——聚对苯二甲酸丙二酯（PTT）的单体。与聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）和尼龙等相比，PTT具有染色性好、耐磨性强、低吸水性、低静电等优点，可在地毯、纺织、工程塑料等领域中广泛应用。1,3-丙二醇(PDO)的生产方法有化学法和微生物发酵法两种，微生物发酵法工艺与化学法相比条件温和、操作简便、副产物少、无环境污染，已成为各国研究的焦点。下面介绍美国杜邦DuPont公司和Genercor公司、德国、法国和我国微生物发酵法生产1，3-丙二醇专利技术：



        一、美国DuPont公司的微生物发酵法生产1，3-丙二醇专利技术

        在生物方法生产PDO领域，DuPont公司的进展最为显著。据介绍，该公司在2000年开始了基于转基因工程菌、由葡萄糖生产PDO的中试，并计划于2006年3月建成一套能力为50  kt/a  生产装置。



        美国纳幕尔杜邦公司的生物法生产1,3-丙二醇的技术路线主要分为五大类：(1)转脱水酶等基因单一工程菌；（2）酵母与细菌混合发酵；（3）利用酵母与细菌二步发酵法；(4)转甘油—3—磷酸脱氢酶、甘油—3—磷酸酶基因的单一工程菌；（5）磷酸烯醇式丙酮酸-葡萄糖-磷酸转移酶系统等内源基因的调控和ptsH基因的干扰的单一工程菌。其中发酵单位最高的是转活性脱水酶、脱水酶再活化因子等基因的工程菌，具体介绍如下：

        （一）利用活性脱水酶

        1.转活性脱水酶基因工程菌

        利用转活性甘油脱水酶或二醇脱水酶基因的工程菌，以单糖、寡聚糖、多糖、甘油、二羟基丙酮、乙醇、1，2-丙二醇、1，2-丁二醇和2，3-丁二醇为碳源，经过发酵生产。

        若以甘油为碳源，利用转活性脱水酶基因工程菌直接发酵生产1，3-丙二醇；若以单糖葡萄糖为碳源，微生物的培养分为两个过程，先让其增殖，再诱导其合成1，3-丙二醇。

        相关专利：WO9635795、US5633362、WO9635796、CN1189854



        2.转活性脱水酶和1，3-丙二醇氧化还原酶的基因工程菌

        利用转活性脱水酶和1，3-丙二醇氧化还原酶的基因工程菌，以甘油、二羟基丙酮、单糖、多糖为碳源，发酵生产1，3-丙二醇，优选碳源为葡萄糖。

        相关专利：US5686276、CN1500877、US6025184



        3.转活性脱水酶和乙醇脱氢酶基因的工程菌

        利用转活性脱水酶和乙醇脱氢酶基因的工程菌，以乙二醇，1，2-丙二醇、甘油、2，3-丁醇为碳源，发酵生产1，3-丙二醇，优选碳源为甘油。

        相关专利：US5821092



        4.转甘油-3-磷酸脱氢酶、甘油-3-磷酸酶、活性脱水酶和1，3-丙二醇氧化还原酶的基因的工程菌

        将含有(a)编码甘油-3-磷酸脱氢酶活性的基因；(b)编码甘油-3-磷酸酶活性的基因；(c)编码脱水酶活性的基因：(d)编码1，3．丙二醇氧化还原酶活性的基因转化盒转化合适宿主生物体，以单糖、寡糖、多糖或一碳底物为碳源，生产1,3-丙二醇，以提高产量，优选碳源葡萄糖。

        相关专利：WO9821339、CN1244217、US6013494



        5.转活性脱水酶、氧化还原酶、维生素B12受体前体蛋白、维生素B12转运ATP一或GTP一结合蛋白基因的工程菌

        利用内含有至少一个拷贝编码一种具有脱水酶活性的蛋白的基因，(b)至少一个拷贝的编码一种具有氧化还原酶活性的蛋白的基因，(c)至少一个拷贝编码一种维生素B12受体前体蛋白，(d)至少一个拷贝编码一种维生素B12转运系统通透酶蛋白的基因，(e)至少一个拷贝编码一种维生素B12转运ATP一或GTP一结合蛋白的基因宿主细胞，生产1，3-丙二醇，以尽可能发挥脱水酶功能。发酵的碳源为单糖、寡糖、多糖、单碳底物、甘油、二羟基丙酮和含碳胺类，优选葡萄糖和甘油，发酵的培养基中需添加维生素B12。

        相关专利：WO9958686、CN1300321、US6432686



        6.转活性脱水酶、脱水酶再活化因子等基因的工程菌

        （1）利用转活性脱水酶、脱水酶再活化因子、将3-羟基丙醛转化为1，3-丙二醇的非专一性催化活性、活性甘油3-磷酸脱氢酶、活性甘油-3-磷酸酶外源基因，且不存在有功能的编码1，3-丙二醇氧化还原酶活性的dhaT基因的工程菌，以单糖、寡糖、多糖和单碳化合物为碳源，发酵生产1，3-丙二醇。

        （2）利用转活性脱水酶、脱水酶再活化因子、将3-羟基丙醛转化为1，3-丙二醇的非专一性催化活性酶外源基因，且不存在有功能的编码1，3-丙二醇氧化还原酶活性的dhaT基因的工程菌，以甘油和二羟丙酮为碳源，发酵生产1，3-丙二醇。 (责任编辑：泉水)

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