生物法生產(chǎn)1，3-二羥基丙酮產(chǎn)品研究.pdf

1、隨著石油資源日益枯竭，工業(yè)模式逐漸由石油煉制向生物煉制轉(zhuǎn)變。本文針對(duì)甘油生物煉制1，3-二羥基丙酮(DHA)過程中存在的底物投料濃度低、DHA生產(chǎn)效率低及后續(xù)提取分離工序復(fù)雜、收得率低等問題，對(duì)氧化葡萄糖酸桿菌(Gluconobacter oxydans)轉(zhuǎn)化甘油生產(chǎn)DHA進(jìn)行了產(chǎn)品開發(fā)研究。
　　 為提高Gluconobacter oxydans(G.oxydans)轉(zhuǎn)化甘油生產(chǎn)DHA的能力，利用He-Ne激光輻照該菌，在21

2、 mW19～21 min劑量范圍內(nèi)，獲得了較高的正突變率。通過甘油和DHA耐受性篩選，最終獲得具有高DHA生產(chǎn)能力和穩(wěn)定遺傳特性的正突變株GM51。通過對(duì)GM51和出發(fā)菌株的性能對(duì)比研究，甘油初始濃度為100 g/L時(shí)，GM51中甘油脫氫酶活力比出發(fā)菌株提高了75.17％；7 L發(fā)酵罐中發(fā)酵周期縮短了10～15 h，DHA對(duì)甘油的得率達(dá)到了92％，比出發(fā)菌株提高了77.6％，體積生產(chǎn)速率由1.29 g·L-1·h-1提高到了2.29 g

3、·L-1·h-1。
　　 在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，采用響應(yīng)曲面法確定了最佳發(fā)酵培養(yǎng)基組成(g/L)為：酵母膏2.39，蛋白胨2.18，甘油100.0，(NH4)2SO42.0，MgSO4·7H2O1.0，K2HPO4·3H2O2.62，MnSO4·1H2O0.53，CaCO32.5，CaCl21.25。培養(yǎng)條件：接種量5％，初始pH5.9，搖床轉(zhuǎn)速210 rpm，培養(yǎng)時(shí)間45 h。在最佳條件下進(jìn)行G.oxydans GM51發(fā)酵

4、，DHA的產(chǎn)量為82.81 g/L，比優(yōu)化前提高了41％。
　　 在7 L發(fā)酵罐中考察了DHA間歇發(fā)酵、分批補(bǔ)料發(fā)酵和流加發(fā)酵特征。實(shí)驗(yàn)表明，分批補(bǔ)料發(fā)酵可解決間歇發(fā)酵后期營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)耗竭導(dǎo)致的DHA合成受限問題；連續(xù)補(bǔ)料發(fā)酵可彌補(bǔ)分批補(bǔ)料發(fā)酵引起的發(fā)酵液環(huán)境參數(shù)的瞬間劇烈變化，使DHA產(chǎn)量達(dá)到123.8 g/L，較間歇發(fā)酵提高約36％。建立了適當(dāng)?shù)腉.oxydansGM51間歇發(fā)酵生產(chǎn)DHA過程中菌體生長(zhǎng)、底物消耗及產(chǎn)物生成動(dòng)力學(xué)

5、模型，并可較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)發(fā)酵過程中細(xì)胞生物量、產(chǎn)物和底物的變化趨勢(shì)。
　　 利用天然高分子絮凝劑殼聚糖和活性炭對(duì)DHA發(fā)酵液進(jìn)行預(yù)處理后，醇沉去除發(fā)酵液中蛋白、核酸、多糖等大分子及鹽，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，經(jīng)上述工藝后菌體和蛋白的去除率分別達(dá)到100％和98.6％，處理前后溶液總電導(dǎo)率下降96.4％，DHA損失8.6％。經(jīng)乙醇中溶析結(jié)晶后DHA的結(jié)晶得率為81％。采用以上確定的整個(gè)提取分離工藝，所得DHA成品的收得率大于72％，純度達(dá)99