鹽析和糖析萃取發(fā)酵液中的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、航天和燃料等多個領(lǐng)域有廣泛應用，其生產(chǎn)方法主要為生物轉(zhuǎn)化法。近年來，廉價的非糧碳源（如糖蜜）發(fā)酵生產(chǎn)2，3-丁二醇成為人們關(guān)注的焦點。因產(chǎn)物高度親水、發(fā)酵液的成分極其復雜且含有大量來自碳源的雜質(zhì)，使2，3-丁二醇的后續(xù)分離成為制約其工業(yè)化發(fā)展的瓶頸因素。本課題組提出的鹽析萃取在分離發(fā)酵液中的2，3-丁二醇時，回收率高、操作簡單，不過關(guān)于鹽析萃取在分離非糧碳源（如糖蜜）發(fā)酵液中

2、2，3-丁二醇的研究甚少。糖析萃取是分離乙腈時發(fā)現(xiàn)的一種新的分離方法，可應用于分離金屬離子、生物大分子、藥物和蛋白等，但在分離發(fā)酵液中的初級產(chǎn)物方面還沒有研究報道。因此，本文采用鹽析和糖析萃取兩種方法研究了不同發(fā)酵液中2，3-丁二醇的分離，并考察了糖析萃取的下相用于發(fā)酵的可行性。
　　本研究首先采用鹽析萃取法分離糖蜜發(fā)酵液中的2，3-丁二醇。通過考察不同的有機溶劑和不同鹽組成的鹽析萃取體系對2，3-丁二醇的回收率和色素的去除率，發(fā)

3、現(xiàn)乙酸乙酯/磷酸氫二鉀體系萃取效果較好。當發(fā)酵液(4 mL)和乙酸乙酯的體積比為1∶1，磷酸氫二鉀與發(fā)酵液的質(zhì)量體積比為1∶1時，2，3-丁二醇的回收率為98.81％，上相中檢測不到色素。當發(fā)酵液體積放大至400 mL時，體系中2，3-丁二醇的回收率為91.32％。其次，采用糖析萃取法分離發(fā)酵液中的2，3-丁二醇。通過考察不同糖和不同有機溶劑組成的糖析萃取體系中2，3-丁二醇和糖的分配情況，選取葡萄糖/叔丁醇體系為分離2，3-丁二醇的研

4、究體系?？疾炝顺上辔镔|(zhì)濃度、產(chǎn)物濃度、無機鹽濃度等參數(shù)對叔丁醇/葡萄糖體系分離發(fā)酵液中2，3-丁二醇的影響，確定了糖析萃取的適宜條件。當叔丁醇和發(fā)酵液的體積比為1∶1、葡萄糖占發(fā)酵液質(zhì)量體積百分比為30％、磷酸氫二銨占發(fā)酵液質(zhì)量體積百分比為1.8％、發(fā)酵液中2，3-丁二醇的濃度60.3 g/L時，上相中2，3-丁二醇的回收率達到76.0％，80.5％的葡萄糖分配在下相，可溶性蛋白和副產(chǎn)物乳酸的去除率分別為78.0％和86.8％。最后，研

5、究了葡萄糖/叔丁醇體系的下相經(jīng)過處理后用于發(fā)酵的可行性。通過往培養(yǎng)基中加入有機溶劑的方式考察有機溶劑對細菌生長的影響，確定了發(fā)酵培養(yǎng)基中的叔丁醇含量最高為5 g/L。利用減壓蒸餾的方法去除叔丁醇/葡萄糖體系下相中殘余的大部分叔丁醇，并對下相進行適當?shù)南♂尯笾苯幼鳛榘l(fā)酵培養(yǎng)基，同時首次發(fā)酵離心所得的菌體可作為菌種用于下相的再次發(fā)酵。條件適當時，葡萄糖的消耗和2，3-丁二醇的產(chǎn)生與新鮮培養(yǎng)基和菌種的趨勢一致。綜上所述，鹽析萃取與糖析萃取具有