以少根根霉为基础生物转化餐厨废弃物生产富马酸的研究
发布时间：2020-06-05 10:50
【摘要】：随着人均生活水平的提高,我国每年餐厨废弃物已达9000万吨。餐厨废弃物具有高有机质含量,高含水量,营养物质丰富的特点,可为微生物的生长代谢提供一定量的碳源、氮源、微量元素等来生产有机酸。但由于其储存难度大、极易被分解,若处理不及时将会对环境和人体健康产生较大影响,所以对餐厨废弃物的资源化利用已经成为人们需要解决的关键问题。本文利用少根根霉生长条件简单且体内TCA循环可积累富马酸的特点,通过生物发酵法以餐厨废弃物作为少根根霉生长及代谢的营养物质来源,实现富马酸的生产同时降解餐厨废弃物的目的。1.为优化少根根霉在餐厨废弃物中的菌体形态,提高富马酸产量,本研究考虑到少根根霉属于非生长耦合型菌株,首先对其种子培养基的主要成分含量进行实验优化。结果表明优化后富马酸的产量最高达到15.55 g/L,较优化前(11.28 g/L)提高37.85%,时空产率达到162.00 mg/(L·h)。菌种的均匀性和致密性都相较于优化前有一定的提高,发酵后菌球的直径减小,约为5 mm,这些现象的改变都有助于富马酸的生产。2.为提高菌种对餐厨废弃物发酵液的适应能力,先后通过餐厨废弃物压力筛选和诱变筛选的方法对菌种进行选育。发现压力筛选后得到的菌株,富马酸最高产量稳定在19.72 g/L,与初始菌株发酵的富马酸产量(15.55 g/L)相比提高了 26.82%,诱变筛选后,富马酸产量稳定在23.94 g/L,较初始菌株产量提高近53.95%,且时空产率为249.38 mg/(L-h)。3.少根根霉利用餐厨废弃物发酵得到产物的同时由于利用了其中一部分营养物质也实现了对餐厨废弃物的降解。对发酵后的餐厨废弃物降解率进行测定发现餐厨废弃物COD值由初始133558.65 mg/L降至4926.28 mg/L,降解率达96.31%。4.为达到富马酸富集的目的对摇瓶发酵实验进行工艺优化。结果表明在发酵过程中富马酸产量达到最高点时,及时将已经富集富马酸的发酵培养液倒出更换为新鲜发酵液继续发酵,而置换出的发酵液用于富马酸的析出提取是有效可行的。
【图文】：
的用途逐渐显现，，有研究者发现富马酸本身属于一种酸，在药物的负载及释放周期的逡逑控制方面都能较好的被运用，所以可将其作为一种药物的载体［２２］。富马酸常见的应用逡逑如图１－２所示。逡逑Ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒｓ逡逑（４，５００邋ｔｏｎ／ａ）逡逑（逦Ｎ逡逑逦；逦邋Ｆｏｏｄ邋ａｎｄ邋ｂｅｖｅｒａｇｅ逡逑Ｐａｐｅｒ邋ｒｅｓｉｎｓ逦Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ逡逑（３Ｌ５００ｔｏｎ／ａ）逦ｊ＾．逦，邋Ｉ逦（１９．８００邋ｔｏｎ／ａ）逡逑逦邋逦逦逦逡逑Ａｌｋｙｄ邋ｒｅｓｉｎｓ邋逦逦邋＜逦邋Ｓｕｃｃｉｎｉｃ邋ａｃｉｄ逡逑（５，４００邋ｔｏｎ／ａ）逦Ｆｕｎｉａｒｉｃ邋ａｃｉｄ逦＊逦（２７０，０００邋ｉｏｎ／ａ）ｈ逡逑＼９０，０００邋ｔｏｎ／ａｊ／逡逑Ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ邋ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ逦Ｍａｌｅｉｃ邋ａｃｉｄ逡逑Ｒｅｓｉｎｓ逦（１．８０７，０００邋ｔｏｎ／ａ）ａ逡逑（１３．５００邋ｔｏｎ／ａ）逡逑＼逦ｙ逡逑Ｍｉｓｃｅｌｌａｎｅｏｕｓ逡逑（１５，３００邋ｔｏｎ／ａ）逡逑图１－２富马酸的应用领域逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｆｉｅｌｄ邋
到３０．３０邋ｇ／Ｌ富马酸。逡逑１．４．４根霉生产富马酸代谢机理的研究逡逑根霉体内积累富马酸的代谢途径如图１－５所示。随着代谢工程的发展，对于根霉逡逑体内的代谢过程研究也越来越深入。早在二十世纪九十年代就已经有人提出了根霉体逡逑内存在胞液途径，指出富马酸是由根霉体内的胞液中三羧酸循环（ＴＣＡ循环）得到。逡逑在１９９７年Ｂａｒｂａｒａ邋Ｅ．Ｗｒｉｇｈｔ等［５（）］通过使用１４Ｃ标记的葡萄糖和乙酸盐实现米根霉葡萄逡逑糖代谢的通量分析。如图１－６所示，他们认为在米根霉中存在两个独立调节的丙酮酸逡逑代谢途径：一个胞浆途径得到乙醇，乳酸，草酰乙酸，苹果酸和富马酸等的合成，第逡逑二个丙酮酸代谢途径存在于线粒体中的ＴＣＡ循环。李学坤等［５１］对两条途径进行了比逡逑较，如表１－５所示，从理论上分析了胞液途径的富马酸收率为１２９．００％，远大于线粒逡逑体中ＴＣＡ循环的富马酸收率６４．４０％，并指出要提高富马酸产量主要应该调节胞液途逡逑径的代谢分流。逡逑葡萄糖逡逑／逦／逦￥a芍叔危苠义希危叮垮澹翦澹垮澹殄澹＃у危苠义希慑义希保荆克峁清我遥湾义希慑义希辏浚蟾视湍溴危А鋈樗徨义希桑义希蛗>
本文编号：2697941
【图文】：
的用途逐渐显现，，有研究者发现富马酸本身属于一种酸，在药物的负载及释放周期的逡逑控制方面都能较好的被运用，所以可将其作为一种药物的载体［２２］。富马酸常见的应用逡逑如图１－２所示。逡逑Ｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒｓ逡逑（４，５００邋ｔｏｎ／ａ）逡逑（逦Ｎ逡逑逦；逦邋Ｆｏｏｄ邋ａｎｄ邋ｂｅｖｅｒａｇｅ逡逑Ｐａｐｅｒ邋ｒｅｓｉｎｓ逦Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ逡逑（３Ｌ５００ｔｏｎ／ａ）逦ｊ＾．逦，邋Ｉ逦（１９．８００邋ｔｏｎ／ａ）逡逑逦邋逦逦逦逡逑Ａｌｋｙｄ邋ｒｅｓｉｎｓ邋逦逦邋＜逦邋Ｓｕｃｃｉｎｉｃ邋ａｃｉｄ逡逑（５，４００邋ｔｏｎ／ａ）逦Ｆｕｎｉａｒｉｃ邋ａｃｉｄ逦＊逦（２７０，０００邋ｉｏｎ／ａ）ｈ逡逑＼９０，０００邋ｔｏｎ／ａｊ／逡逑Ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ邋ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ逦Ｍａｌｅｉｃ邋ａｃｉｄ逡逑Ｒｅｓｉｎｓ逦（１．８０７，０００邋ｔｏｎ／ａ）ａ逡逑（１３．５００邋ｔｏｎ／ａ）逡逑＼逦ｙ逡逑Ｍｉｓｃｅｌｌａｎｅｏｕｓ逡逑（１５，３００邋ｔｏｎ／ａ）逡逑图１－２富马酸的应用领域逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｆｉｅｌｄ邋
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