宋源泉，吴如春,2，许赟珍，范明,3，刘德华

1 清华大学化学工程系应用化学研究所，北京 100084

2 广西民族大学化学与生态工程学院 化学与生物转化过程新技术广西高校重点实验室，南宁 530006

3 湖南农业大学应用化学系，长沙 410128

2,3-丁二醇生产菌株生产能力的比较和培养基优化

宋源泉1，吴如春1,2，许赟珍1，范明1,3，刘德华1

1 清华大学化学工程系应用化学研究所，北京 100084

2 广西民族大学化学与生态工程学院 化学与生物转化过程新技术广西高校重点实验室，南宁 530006

3 湖南农业大学应用化学系，长沙 410128

对5株克雷伯氏肺炎杆菌 (包括两株乳酸途径被敲除的工程菌株) 发酵生产2,3-丁二醇能力进行了比较，其中K. pneumonia HR521 LDH (乳酸合成途径中ldhA基因被敲除) 具有最佳的发酵性能。通过正交试验优化了其发酵培养基的主要组分，优化后的培养基组成为：葡萄糖 90 g/L，(NH4)2HPO43 g/L，玉米浆 (CLSP) 6 g/L，乙酸钠 5 g/L，KCl 0.4 g/L，MgSO40.1 g/L，FeSO4·7H2O 0.02 g/L，MnSO40.01 g/L。在优化后的发酵培养基中进行摇瓶发酵，24 h发酵乙偶姻和2,3-丁二醇的终浓度为37.46 g/L，比未优化前增加了10 g/L，2,3-丁二醇得率达到了理论得率的90.53%，生产强度1.56 g/(L·h)，检测不到副产物乳酸的生成，利于后提取工艺的进行和工业生产的应用。

2,3-丁二醇，克雷伯氏肺炎杆菌，发酵

Abstract:Five Klebsiella pneumonia strains (including two strains whose genes for lactic acid were knocked out) were used to produce 2,3-butanediol, in which K. pneumonia HR521 LDH (gene for lactic acid was knocked out) was the best for the production,and then the fermentation medium was optimized by orthogonal design. The optimum compositions were as follows: glucose 90 g/L,(NH4)2HPO43 g/L, CLSP 6 g/L, sodium acetate 5 g/L, KCl 0.4 g/L, MgSO40.1 g/L, FeSO4·7H2O 0.02 g/L, MnSO40.01 g/L. Under the above conditions, final concentration of acetone and 2,3-butanediol could reach 37.46 g/L, 10 g/L higher than that under the initial conditions, the yield was 90.53% of the theory, and the productivity was 1.5 g/(L·h), and no lactic acid was detected, which could be benefit for the downstream processing and industrial application.

Keywords:2,3-Butanediol, Klebsiella pneumonia, fermentation

2,3-丁二醇 (CH3CHOHCHOHCH3，2,3-Butanediol，2,3-BDO) 在常温下是一种无色、无臭的透明液体[1-2]，分子中含有两个手性碳原子，存在3种旋光异构体，分别是 D-(-)-2,3-丁二醇、L-(+)-2,3-丁二醇和meso-2,3-丁二醇[3]，作为一种大宗化学品(＜1 $/kg)，广泛应用于化工、食品、燃料、航空航天等领域，是石油替代战略中的重要平台化合物，本身可以作为燃料[4-6]、抗冻剂[7]、风味添加剂[8-9]等，还可用来制备聚合物、油墨、香水、熏蒸剂、增湿剂和软化剂、增塑剂、炸药以及药物的手性载体等[2,5,10-11]。……