纖維床固定化ack基因缺失酪丁酸梭菌發(fā)酵產(chǎn)丁酸的研究.pdf

1、丁酸是一種應(yīng)用非常廣泛的短鏈脂肪酸，可應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、日化品、飼料等各個(gè)行業(yè)，目前丁酸的主要生產(chǎn)方法是化學(xué)合成法。但由于化學(xué)合成法所引起的不可再生能源的日益短缺以及環(huán)境污染等問(wèn)題，利用生物發(fā)酵法生產(chǎn)丁酸日益受到關(guān)注。為了進(jìn)一步推動(dòng)生物發(fā)酵法的工業(yè)化生產(chǎn)，通過(guò)廉價(jià)生物質(zhì)原料作為發(fā)酵底物來(lái)降低生產(chǎn)成本的方法是一種有效的選擇。本課題選擇玉米皮作為發(fā)酵底物，探索其最佳水解工藝，再對(duì)以玉米皮水解液作為底物發(fā)酵生產(chǎn)的丁酸進(jìn)行了研究。
　　主

2、要研究結(jié)果如下:
　　1.玉米皮水解液的制備
　　對(duì)玉米皮的最佳水解條件及脫色精制方法進(jìn)行了研究。玉米皮經(jīng)過(guò)干燥粉碎后，在固液比1∶10、溫度110℃、濃度為0.4mol/L稀硫酸下水解6h，總還原糖得率為48.81％。水解液在30℃永浴下，用1％(w/v)活性炭脫色30min，脫色率達(dá)到75.80％，糠醛減少了50.86％，總糖損失率為7.68％，玉米皮水解液的品質(zhì)顯著改善。
　　2.利用玉米皮水解液發(fā)酵生產(chǎn)丁酸的研

3、究
　　(1)對(duì)ack基因缺失的酪丁酸梭菌利用玉米皮水解液發(fā)酵生產(chǎn)丁酸避行了研究。在游離細(xì)胞和纖維床生物反應(yīng)器（fibrous bed bioreactor, FBB）固定化的發(fā)酵模式下，酪丁酸梭菌均能穩(wěn)定利用葡萄糖和木糖來(lái)生產(chǎn)丁酸。在FBB固定化發(fā)酵模式下，分別以葡萄糖和木糖為碳源時(shí)，丁酸產(chǎn)量分別達(dá)到54.12g/L和50.43g/L，同比游離細(xì)胞發(fā)酵模式提高了42.16％和53％;丁酸的得率分別達(dá)到0.44g/g和0.41g/

4、g，同比游離細(xì)胞發(fā)酵模式提高了33.33％和28.13％。結(jié)果表明，以葡萄糖和木糖為碳源時(shí)，相比于游離細(xì)胞發(fā)酵模式，F(xiàn)BB固定化發(fā)酵能有效提高丁酸的產(chǎn)量以及得率。
　　(2)以模擬碳源（葡萄糖∶木糖=1∶1）為底物在FBB固定化發(fā)酵模式下，酪丁酸梭菌能同時(shí)利用葡萄糖和木糖來(lái)合成丁酸。發(fā)酵結(jié)束時(shí)，丁酸的產(chǎn)量可達(dá)到50.37g/L，得率為0.37g/g，產(chǎn)率為0.34g/(L*h)，說(shuō)明在單糖發(fā)酵過(guò)程和混合糖發(fā)酵過(guò)程中，酪丁酸梭菌都能

5、有效利用木糖來(lái)生產(chǎn)丁酸。
　　(3)利用玉米皮水解液為碳源進(jìn)行FBB固定化批次發(fā)酵生產(chǎn)丁酸時(shí)，丁酸的產(chǎn)量和得率分別是21.8g/L和0.39g/g，產(chǎn)率為0.39g/(L*h)，表明在FBB固定化的發(fā)酵模式下，玉米皮水解液能夠作為廉價(jià)碳源來(lái)生產(chǎn)丁酸。
　　(4)利用玉米皮水解液為原料進(jìn)行FBB固定化反復(fù)批次發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)中，在三個(gè)反復(fù)批次的發(fā)酵試驗(yàn)中，丁酸的平均產(chǎn)量為20.75g/L，丁酸的平均得率是0.39g/g，發(fā)酵過(guò)程中都