丁酸梭菌生产1,3-丙二醇的发酵工艺及可再生材料对其影响的研究

发布时间：2021-10-02 04:36

　　1,3-丙二醇是一种重要的生产原料被广泛的应用于化工、制药、化妆品等行业,其中最主要的应用是合成聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）。随着化石能源的逐渐消耗,越来越多的注意力转移到生物柴油的生产,全球生物柴油的产量随之大幅上升。但是生物柴油的生产伴随着大量的粗甘油的产生,这种粗甘油由于含有许多杂质难以被利用。本论文以丁酸梭状芽孢杆菌（Clostridium butyricum）为菌体代谢工业粗甘油生成1,3-丙二醇。主要研究内容是发酵工艺的优化,活性炭、壳聚糖、硅藻土对发酵的影响及其影响机理的探究。一、对丁酸梭菌反复分批耦合活性炭发酵的研究反复分批发酵操作简单,同时能够达到连续培养的目的,减少种子培养时间。通过对丁酸梭菌直接进行反复分批发酵后发现,从第二批开始OD值下降,甘油消耗能力降低,到第三批菌体大量形成休眠体,发酵结束时甘油大量积累。当加入活性炭时,反复分批发酵进行到第四批菌体仍能保持较高的活性。每一批的1,3-丙二醇浓度分别为 42.89 g/L、45.78 g/L、44.48 g/L、42.39 g/L;生产强度分别为 2.14 g/（L*h）、1.91 g/（L*h）、1.85 ... 

【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２甘油经丁酸梭菌代谢合成１，３－丙二醇的代谢途径ｌ４４ｌ??Ｆｉｇ．?１－２?Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ?ｐａｔｈｗａｙｓ?ｆｏｒ?ｇｌｙｃｅｒｏｌ?ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ?ｔ?

２．２．１未加活性炭的反复分批发酵实验??２．２．１．１分批发酵??如图２－２?ｃｙｃｌｅ?Ｉ所示，第一次分批发酵时间较短，持续了?２０小时，ＯＤ值??和１＞丙二醇的浓度分别达到１０．９１?ｇ／Ｌ和４２．８９?ｇ／Ｌ，乙酸、丁酸和乳酸的最终??浓度分别为４．２８?ｇ／Ｌ、６．１１?ｇ／Ｌ、３．３９?ｇ／Ｌ。然而延滞期持续了?１０?ｈ，占整个发酵??过程时长的一半。在发酵结束时，培养基中的甘油被消耗完。如图２－２所示，在??ｃｙｃｌｅ?Ｉ发酵末期，包括ＯＤ值、１，３－丙二醇浓度、甘油浓度、补碱量等均对时间??曲线保持着较高的斜率，仍有上升的趋势，说明尽管发酵进行到末期，菌体还??是保持着较高的活性，甘汕消耗速率和丨，３－丙二醇生成速率仍维持在较高的水??平。??分批发酵过程操作简单，但是培养基中的高初始底物浓度导致发酵初期底物??抑制作用严重

２．２．２加入活性炭颗粒的反复分批发酵??Ｇｒｏｕｐ?Ｂ发酵液中加入的活性炭颗粒作为吸收物质，同样将ｃｙｃｌｅ丨发酵结??束后的发酵液作为Ｇｒｏｕｐ?Ｂ?ｃｙｃｌｅｌｌ的种子。如图２－２所示，从Ｇｒｏｕｐ?Ｂ?ｃｙｃｌｅｌｌ到??Ｇｒｏｕｐ?Ｂ?ｃｙｃｌｅ丨Ｖ，每一批发酵０Ｄ值和最终１，３－丙二醇浓度都能维持在一个平稳??的范围，并没有产生不利的现象。且每批发酵从对数期开始到发酵末期，０Ｄ值??和各代谢产物如１，３－丙二醇、丁酸、乙酸、乳酸等的浓度对于时间的曲线均保??持了较高的斜率，说明在每批发酵过程中，菌体均能保持较高的活性。具体来??说，在整个反复分批发酵耦合活性炭实验中，发酵过程持续了?９０ｈ，在Ｇｒｏｕｐ?Ｂ??ｃｙｃｌｅｌＶ发酵结束时，０Ｄ值分别为１０．９１、８．７９、１０．７８、９．６９；?１，３－丙二醇浓度分??别为?４２．８９?ｇ／Ｌ、４５．７８?ｇ／Ｌ、４４．４８?ｇ／Ｌ、４２．３９?ｇ／Ｌ；乙酸浓度分别为?４．２８?ｇ／Ｌ、??２３??

【参考文献】：
期刊论文
[1]生物转化法生产1,3-丙二醇的技术进展[J]. 师文静,金平,王领民,李小姝,佟明友.  精细与专用化学品. 2010(04)
[2]以葡萄糖为辅助底物发酵生产1,3-丙二醇的研究[J]. 张健,赵红英,刘宏娟,向波涛,刘德华.  现代化工. 2002(06)



本文编号：3418018