甘蔗廢糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)2,3-丁二醇.pdf

1、2，3-丁二醇是一種重要的綠色平臺化合物，在化工、食品、醫(yī)藥化妝品及燃料等方面都有著廣泛的用途和廣闊的市場前景。甘蔗糖蜜是糖廠的副產(chǎn)物，含有50％左右的糖以及有機酸、無機鹽等，可作為發(fā)酵的廉價原料，其含有的色素在醫(yī)療和保健食品方面應(yīng)用價值。本課題以甘蔗廢糖蜜為原料發(fā)酵生產(chǎn)2，3-丁二醇，結(jié)合其組成特點簡化發(fā)酵培養(yǎng)基，通過探究發(fā)酵條件簡化操作步驟，降低發(fā)酵成本，并結(jié)合2，3-丁二醇的分離，對色素的回收進(jìn)行了初步嘗試。
　　糖蜜含有一

2、定的金屬離子及少量的微量元素，所以本實驗中盡可能不添加或少添加微量元素，從而簡化培養(yǎng)基組成。本實驗首先選取8個因素進(jìn)行Plackett-Burman設(shè)計實驗，以目標(biāo)產(chǎn)物（2，3-丁二醇與乙偶姻）的總濃度為響應(yīng)值篩選出三個顯著的因素，分別是酸預(yù)處理糖蜜、尿素和K2HPO4;然后進(jìn)行最陡爬坡實驗，確定三個顯著因素的大概范圍;最后，在前兩步的基礎(chǔ)上對3個顯著因素進(jìn)行Box-Behnken Design實驗，確定了培養(yǎng)基組成。對優(yōu)化的培養(yǎng)基進(jìn)行

3、搖瓶驗證實驗，目標(biāo)產(chǎn)物比對照組提高了40％。
　　通過單因素考察培養(yǎng)基不滅菌、糖蜜不預(yù)處理和有機氮源不添加對目標(biāo)產(chǎn)物濃度的影響，確定罐體發(fā)酵可以在培養(yǎng)基不滅菌、糖蜜不預(yù)處理和有機氮源不添加的條件下進(jìn)行。批式發(fā)酵實驗中，12 h時目標(biāo)產(chǎn)物濃度為45.6 g/L;批式補料發(fā)酵實驗中，60h時目標(biāo)產(chǎn)物的濃度為99.50 g/L，其中2，3-丁二醇為90.82 g/L，乙偶姻為8.67 g/L，轉(zhuǎn)化率為0.39 g/g糖蜜，生產(chǎn)強度為1.

4、66 g/(L·h)。
　　本課題嘗試采用磷酸氫二鉀/乙醇和磷酸氫二鉀/乙酸乙酯兩步鹽析萃取法分離目標(biāo)產(chǎn)物，以期實現(xiàn)發(fā)酵液中色素和目標(biāo)產(chǎn)物的分離。兩步鹽析萃取后的上相經(jīng)減壓蒸餾可獲得淺粉色液體粗產(chǎn)品，經(jīng)GC分析其中2，3-丁二醇含量為80.2％，乙偶姻為9.8％。采用大孔吸附樹脂D-101對第一步鹽析萃取的下相溶液（簡稱下相溶液）進(jìn)行色素回收的探索實驗，確定樹脂吸附容量為25 g樹脂/100 mL下相溶液，色素吸附率為72.02％