盾葉薯蕷發(fā)酵生產(chǎn)2，3-丁二醇及其雙水相萃取研究.pdf

1、針對盾葉薯蕷發(fā)酵生產(chǎn)2，3-丁二醇的發(fā)酵工藝和分離提純工藝，本論文從以下幾個方面進(jìn)行了探索性的研究。 首先，本文考察了盾葉薯蕷的液化、糖化條件。優(yōu)化結(jié)果：盾葉薯蕷粉過60目篩，料水比1:4，預(yù)糊化溫度80～90℃，糊化30 min。耐高溫α-淀粉酶10 U/g，溫度90～95℃，液化30 min；葡萄糖淀粉酶120 U/g，pH值4.0～4.5，溫度58～60℃，糖化120min。該方法能夠得到較高濃度還原糖用于2，3-丁二醇發(fā)

2、酵，同時，糖化后殘渣可利用微生物轉(zhuǎn)化法提取薯蕷皂苷元。在糖化過程中總皂苷損失僅為1.3％，這將對改善皂素行業(yè)的污染問題，提高盾葉薯蕷高值化利用具有重要的指導(dǎo)意義。 其次，對以盾葉薯蕷糖化液為底物，利用Klebsiella pneumoniae CICC10011發(fā)酵生產(chǎn)2，3-丁二醇進(jìn)行研究。實驗表明盾葉薯蕷糖化液是發(fā)酵生產(chǎn)2，3-丁二醇的良好底物。盾葉薯蕷中的有機酸成分能夠有效地促進(jìn)三羧酸循環(huán)途徑和乙酸途徑代謝流，減弱琥珀酸途

3、徑代謝流，從而提高2，3-丁二醇的濃度。以盾葉薯蕷糖化液為底物，采用批式流加方式，補加固體葡萄糖，發(fā)酵56 h，發(fā)酵液中2，3-丁二醇濃度達(dá)到80.2 g/L，乙偶姻與2，3-丁二醇濃度之和達(dá)到86.2 g/L，生產(chǎn)強度達(dá)到1.54 g/(L·h)，分別比單以葡萄糖為底物時提高8.5％、7.4％和7.7％，堿消耗量為0.28 mol/L，比單以葡萄糖為底物時減少了45.5％。 最后，本文對乙醇/碳酸鉀雙水相和碳酸鉀鹽析萃取2，3

4、-丁二醇的能力進(jìn)行了考察。雙水相萃取時，盾葉薯蕷發(fā)酵液的最佳工藝條件為乙醇22％(w/w)、碳酸鉀26％(w/w)，葡萄糖發(fā)酵液的最佳工藝條件為乙醇25％(w/w)、碳酸鉀28％(w/w)。前者2，3-丁二醇、乙偶姻、還原糖回收率分別為97.2％、100％、87.1％，菌體和蛋白去除率分別為98.9％、94.2％；后者分別為98.2％、100％、92.2％、99.5％、95.4％。碳酸鉀鹽析萃取2，3-丁二醇時，碳酸鉀49.5％(w/w

5、)，盾葉薯蕷發(fā)酵液過膜液中2，3-丁二醇回收率93％，上相中2，3-丁二醇濃度達(dá)到724.8 g/L；碳酸鉀48.5％(w/w)，葡萄糖發(fā)酵液過膜液中2，3-丁二醇回收率為90.0％，上相中2，3-丁二醇濃度達(dá)到713.6 g/L。說明乙醇/碳酸鉀雙水相和碳酸鉀鹽析荒萃取2，3-丁二醇是一種十分有效地方法。 此外，通過向富鹽相通入CO2回收碳酸鉀，之后再加入40％(w/w)甲醇進(jìn)行醇析，碳酸鉀回收率達(dá)到88.6％以上，而利用發(fā)酵