克萊伯氏菌ZU-05非厭氧發(fā)酵產(chǎn)1，3-丙二醇的研究.pdf

1、1，3-丙二醇(1，3-Propanediol，簡稱PDO)是一種重要的化工原料，其主要用途是作為新型聚酯(polytrimethylene terephthalate，簡稱PTT)、聚醚和聚亞氨酯的單體，另外它也廣泛應(yīng)用于油墨、涂料、抗凍劑、保護(hù)劑以及醫(yī)藥等領(lǐng)域。近年來，隨著生物柴油產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快，甘油作為生物柴油生產(chǎn)工藝的副產(chǎn)物，產(chǎn)量有了大幅度提高，價(jià)格迅速下降，為微生物發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-丙二醇提供了有利的契機(jī)。 1，3-

2、丙二醇發(fā)酵通常需要在完全密閉并充滿氮?dú)獾沫h(huán)境下進(jìn)行，這種工藝操作復(fù)雜、生產(chǎn)成本偏高。本研究采用一株經(jīng)過特殊耐氧馴化的Klebsiellapneumoniae ZU-05，在非厭氧條件下探索其發(fā)酵產(chǎn)1，3-丙二醇的適宜工藝條件。 在搖瓶培養(yǎng)條件下，僅以棉花塞塞瓶口而不采用其它厭氧手段，在非厭氧條件下對(duì)游離的Klebsiella pneumoniae ZU-05細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)1，3-丙二醇的工藝參數(shù)進(jìn)行了基礎(chǔ)研究，包括菌齡、氮源的選擇、

3、培養(yǎng)溫度、初始pH、初始甘油濃度、營養(yǎng)鹽和微量元素的選擇等。采用優(yōu)化后的培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件：37℃，pH 6.7，接種量10％，初始甘油濃度20g/L，玉米漿6g/L，葡萄糖8g/L，Klebsiella pneumoniaeZU-05在非厭氧條件下的對(duì)1，3-丙二醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到51％，甘油利用率也達(dá)到90％以上，若在發(fā)酵體系中添加CaCO<,3>來維持發(fā)酵液的pH，可以將1，3-丙二醇轉(zhuǎn)化率提高到77.5％，但由于CaCO<,3>對(duì)菌體一

4、定的生長抑制作用，相應(yīng)的將會(huì)延長發(fā)酵周期。 采用優(yōu)化后的培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件，在搖瓶培養(yǎng)條件下，對(duì)游離的Klebsiellapneumoniae ZU-05細(xì)胞補(bǔ)料分批發(fā)酵產(chǎn)1，3-丙二醇的工藝條件和參數(shù)進(jìn)行了研究。采用優(yōu)化后的補(bǔ)料培養(yǎng)基和補(bǔ)料程序，經(jīng)過260h發(fā)酵，1，3-丙二醇的濃度可達(dá)52.13g/L，總的轉(zhuǎn)化率也達(dá)到65％以上。 對(duì)Klebsiella pneumoniae ZU-05在發(fā)酵罐中產(chǎn)1，3-丙二醇的關(guān)鍵

5、因子進(jìn)行了研究。將Klebsiella pnoumoniae ZU-05在3.7L發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，考察其在發(fā)酵罐條件下的最優(yōu)培養(yǎng)條件，并通過補(bǔ)料分批的方式，提高1，3-丙二醇終濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：攪拌速度和通氣量是影響Klebsiellaa pneumoniaeZU-05發(fā)酵產(chǎn)1，3-丙二醇的重要因子，在3.7L發(fā)酵罐中，該菌的較適發(fā)酵條件是攪拌速度300rpm，通氣量0.2vvm，經(jīng)過266h的李}、料分批發(fā)酵，1，3-丙二醇的

6、濃度達(dá)到了52 g/L，平均轉(zhuǎn)化率為55.6％，取得了較好的發(fā)酵結(jié)果。采用海藻酸鈣凝膠固定Klebsiella pneumoniae ZU-05細(xì)胞，僅以棉花塞塞瓶口而不采用其它厭氧手段，對(duì)固定化細(xì)胞發(fā)酵生產(chǎn)1，3-丙二醇進(jìn)行了初步研究，結(jié)果表明：在初始甘油濃度40g/L、玉米漿6g/L、葡萄糖8g/L、初始pH 6.7、發(fā)酵液與固定化凝膠珠的體積比為20∶3的培養(yǎng)液中37℃非厭氧發(fā)酵72h，甘油利用率可達(dá)91.4％，1，3-丙二醇轉(zhuǎn)化