本發明專利技術涉及一種微生物發酵生產二羥基丙酮的菌株HD924，其分類屬醋酸桿菌科（Acetobacteraceae）葡萄糖酸桿菌屬（Gluconobacter）弗托氏葡萄糖酸桿菌（Gluconobacterfrateurii），該菌株在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心的保藏號為：CGMCC?No.5397。本發明專利技術還給出了利用該菌株發酵甘油生產二羥基丙酮的方法，其在好氧條件下能顯著地積累二羥基丙酮，最高達到170g/L，可實現工業化生產。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于生物制造領域，具體涉及到用一種好氧微生物發酵甘油生產二羥基丙酮的菌株HD9M和利用該菌株發酵甘油生產二羥基丙酮的方法。
技術介紹
二羥基丙酮，又稱1，3-二羥基丙酮，英文名為1，3-dihydroxyacetone或 dihydroxyacetone,簡寫為DHA，分子式為C3H6O3,分子量為90. 08，是最簡單的三碳酮糖， 外觀是白色或類白色粉末狀結晶，具有甜、涼的味道，易吸濕并分解。一般狀態下是二聚體 (1，4-Dioxane)的結晶，經溶解或加熱后變為單體。二羥基丙酮是一種天然存在、水溶性的最簡單的酮糖，具有生物可降解性，可食用且對人體和環境無毒害；其分子中帶有幾個活潑集團，可催化多種反應。其衍生物是有機化學合成中非常重要的一類中間體。因此作為一種重要的化工原料、醫藥中間體和功能添加劑在國外已經得到了廣泛的實際應用。因為二羥基丙酮分子中含有三種官能團，化學性質活潑，廣泛參與諸如聚合、縮合等化學反應，是一種重要的化學合成中間體。在工業上，DHA 可有效還原丁二烯一苯乙烯復合物；能有效催化甲醛到羥醛、羥酮的縮合反應；可合成雜環化合物、、甘油三酯、酮位取代化合物；還可用于合成無毒可降解的生物材料產品。此外， 二羥基丙酮還可作為一種良好的活性著色成份被廣泛應用到化妝品中。DHA最大特點之一就是具有極強的防曬性，可與皮膚表層自由氨基結合在皮膚表面形成一細密的薄膜，反射太陽光，屏蔽紫外線，阻止皮膚水分過度蒸發，起到很好的保濕及防曬作用。目前，DHA作為藥物已經應用在低血糖與糖尿病的治療及某些病毒性皮膚病(如對白斑和白癜風就具有顯著療效)的治療上。作為醫藥中間體，DHA能合成一些治療心血管疾病的藥物。同時它還可直接作為一種抗病毒試劑，如在雞蛋胚胎培養中，使用DHA能大大抑制雞瘟病毒的感染，殺死5廣100%的雞瘟病毒。另外以DHA作為中間體合成相應的衍生物，可具有抗艾滋病病毒的作用。在農業及食品方面，二羥基丙酮可用作飼料添加劑，在豬飼料中加入一定量的二羥基丙酮和丙酮酸鹽的混合物，能減少豬肉的脂肪含量增加瘦肉率。在膳食中添加二羥基丙酮可提高有氧耐力，也可以改變機體代謝率和底物利用血脂的變化等方面。二羥基丙酮的工業化生產主要是利用含有甘油脫氫酶微生物以甘油為底物發酵生產。目前報道最多的能產甘油脫氫酶的微生物為葡萄糖酸桿菌屬如Cter)和醋桿菌屬(A^to如cter)，能產生二羥基丙酮的主要微生物資源如下Bacillus xylinum、 Acinetobacter sp. strain JCl DSM 3803, Acetobacter xylinum A-9, Gluconobacter melanogenus IFO 3293、Gluconobacter melanogenus IFO 3294、Hansenula polymorpha CBS 4732、Candida boidinii 2201、Klebsiella aerogenes.、Escherichia coli (strain ECFS)、 Gluconobacter oxydans ATCC 621, Pichia membranifaciens、 Bacillus licheniformis B-05571、Acetonionassp等。國內外關于高產二羥基丙酮的微生物資源報道較少。因此，自主創新地篩選出能夠耐受高濃度甘油的微生物菌株，并且研究出一種能夠生產高濃度二羥基丙酮的方法迫在眉睫。
技術實現思路
本專利技術目的在于提供一種對高濃度甘油有一定耐受性的菌株HD924，該菌株可用于微生物發酵生產二羥基丙酮。本專利技術還給出了利用該菌株HD9M發酵生產二羥基丙酮的方法，該方法以廉價的甘油為原料，甘油轉化率較高。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案一種微生物發酵生產二羥基丙酮的菌株HD924，其分類屬醋酸桿菌科 (.Acetobacteraceae)葡萄糖酸桿菌屬(Mluconobacter)弗托氏葡萄糖酸桿菌 (.Gluconobacter frateurii),該菌株在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心的保藏號為=CGMCC No. 5397，保藏日期2011年10月觀日，保藏單位地址北京市朝陽區北辰西路1號院3號。利用所述菌株HD9M發酵甘油生產二羥基丙酮的方法，具體為將菌株HD9M按 1 10%的接種量接入發酵培養基，在好氧條件下于觀 30°C發酵培養48 72h ；所述發酵培養基組成為甘油50 350g/L，氮源5 20g/L，碳酸鈣0. 1 15g/L，用水配制，培養 SpH 4 7。較好的，也可以將菌株HD9M先按1 10%的接種量接種到一級種子培養基中，于 28 30°C好氧培養4 M h ；然后將培養好的一級種子按1 10%的接種量接入二級種子培養基中，8 10 h后將培養好的二級種子按1 10%的接種量再接入發酵培養基；其中， 所述一級種子培養基的組成為甘油30 50g/L，酵母粉5 15g/L，KH2PO4 0. 1 0. 5g/L， 用水配制，PH自然；所述二級種子培養基的組成為甘油30 50g/L，酵母粉5 15g/L， CaCO3 0. 1 0. 5g/L，用水配制，pH 4. 0 7. 0。具體的，所述甘油優選為食品級甘油、工業級甘油或皂化粗甘油等。所述氮源選自酵母粉、牛肉膏、蛋白胨、玉米漿、尿素或無機銨鹽等。可通過本領域的常規方法來調節培養基的PH值，如添加鹽酸、氫氧化鈉、碳酸鈉等無機酸堿鹽。其中，所述發酵培養基、一級種子培養基及二級種子培養基的滅菌條件為 115 121°C，15 25min。在本專利技術中，建立了一個篩選高產二羥基丙酮的模型。由于具有甘油脫氫酶的微生物能利用甘油做為碳源生長，并產生二羥基丙酮，因此設計出以甘油為唯一碳源的選擇性平板，篩選出能夠利用甘油的菌株。在平板上挑出較大的菌落至搖瓶發酵篩選。本專利技術的特點是從腐爛的水果中分離得到能有效產生二羥基丙酮的弗托氏葡萄糖酸桿菌 iGluconobacter /ratearii) HD924，其在好氧條件下能顯著地積累二羥基丙酮(40 — 170 g/L)，最高達到170 g/L，可實現工業化生產。本專利技術方法的突出優點是利用廉價的甘油為原料來發酵生產二羥基丙酮，該方法可持續生產，且對環境友好。附圖說明圖1為弗托氏葡萄糖酸桿菌HD924的平板菌落照片(XlO)； 圖2為弗托氏葡萄糖酸桿菌HD924的掃描電鏡照片(X 10000)； 圖3為弗托氏葡萄糖酸桿菌HD924的16S rDNA全序列測序結果； 圖4為基于BLAST結果構建的進化樹。具體實施例方式(一)弗托氏葡萄糖酸桿菌力acierfrateurii) HD924的篩選 1、初篩從腐爛的水果中取樣，粉碎后，取IOg加入90mL無菌生理鹽水，振蕩1 h，取上清液，稀釋成一系列濃度梯度。取10_5、10_6、1(Τ三個梯度0. 2 mL涂布于平板培養基(平板培養基組成為甘油30g/L，酵母粉15g/L，瓊脂粉15g/L，KH2PO4 3g/L，pH自然培養；Γ4 d，獲得單菌落。選取菌落均勻的平板，從其上挑取10 - 20個較大菌落分別接種至發酵培養基 (每株菌株做一個搖本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉宇鵬，陳萬河，王磊，李華，孫楊，
申請(專利權)人：河南大學，
類型：發明
國別省市：
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