樹脂原位分離丙酸耦合VB12發(fā)酵工藝的研究.pdf

1、丙酸是化工產(chǎn)業(yè)的重要中間體，并且在農(nóng)藥、食品、塑料等的生產(chǎn)中均有廣泛應(yīng)用，丙酸及其鹽類（主要是鈉鹽和鈣鹽）是國(guó)內(nèi)外近年來發(fā)展起來的一種新型的食品防腐添加劑，已經(jīng)廣泛受到人們的關(guān)注。費(fèi)氏丙酸桿菌是丙酸桿菌屬中生產(chǎn)丙酸的一種，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定量的VB12。這種特性使得丙酸和VB12的聯(lián)產(chǎn)成為可能。
　　費(fèi)氏丙酸桿菌在發(fā)酵生產(chǎn)丙酸的同時(shí)，也會(huì)伴隨有乳酸、乙酸、丁二酸等有機(jī)雜酸的產(chǎn)生，不但影響后續(xù)丙酸的分離提純，同樣消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降低了糖酸

2、轉(zhuǎn)化率，通過應(yīng)用高效液相色譜的方法研究了丙酸發(fā)酵過程中四種有機(jī)酸的檢測(cè)方法，分別研究了在流動(dòng)相種類、流動(dòng)相pH、流動(dòng)相配比、柱溫、流速等洗脫條件下的分離情況，并得到了期望的結(jié)果，使得在發(fā)酵過程中對(duì)四種有機(jī)酸簡(jiǎn)單方便的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成為可能。研究了應(yīng)用樹脂原位分離的方式分離丙酸并耦合VB12發(fā)酵方式的可行性，從8種對(duì)丙酸吸附效果較好的樹脂中篩選出了在中性條件下吸附丙酸最好的ZGA302樹脂，并進(jìn)行了原位分離實(shí)驗(yàn)的研究。在此基礎(chǔ)上，又研究了應(yīng)用樹

3、脂原位分離技術(shù)的半連續(xù)發(fā)酵方式的可行性，并根據(jù)實(shí)際操作中出現(xiàn)的問題，重新調(diào)整了發(fā)酵方案，本論文的主要研究成果如下：
　?。?）通過優(yōu)化流動(dòng)相組成及配比、pH值、流速和溫度等條件，建立了一種基于HPLC的快速測(cè)定丙酸發(fā)酵液中丙酸、乳酸、乙酸和丁二酸的方法。色譜柱條件為 COSMOSIL5C18-PAQ（4.6 mm×250 mm），檢測(cè)器為紫外檢測(cè)器，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)為210 nm，流動(dòng)相為K2HPO4緩沖液（0.02 mol/L）和乙

4、腈（0~1％梯度洗脫），流速1.0 mL/min，柱溫25℃，進(jìn)樣量10μL，采用外標(biāo)法定量。在該條件下各物質(zhì)線性回歸方程相關(guān)系數(shù)均大于0.999，加樣回收率均在95~105%之間，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5.0%，該方法具有準(zhǔn)確度高、精密度好等優(yōu)點(diǎn)，適用于丙酸發(fā)酵液中四種有機(jī)酸的測(cè)定，可為丙酸發(fā)酵過程中四種有機(jī)酸的監(jiān)控及發(fā)酵調(diào)控提供了參考。
　?。?）采用樹脂原位分離的方法進(jìn)行費(fèi)氏丙酸桿菌發(fā)酵生產(chǎn)丙酸和VB12的研究，首先進(jìn)行了樹脂的

5、篩選，從對(duì)丙酸吸附量較大的8種樹脂中篩選出了在中性條件下對(duì)丙酸吸附量最大的ZGA302樹脂，并發(fā)現(xiàn)樹脂滅菌前后吸附效果相同。隨后進(jìn)行了樹脂原位分離丙酸耦合VB12的發(fā)酵，發(fā)酵過程中時(shí)刻監(jiān)測(cè)丙酸濃度，當(dāng)丙酸濃度高于20 g/L時(shí)即向發(fā)酵罐中加入滅菌后的100 g ZGA302樹脂，解除丙酸對(duì)菌體的抑制作用，并在發(fā)酵到84 h時(shí)進(jìn)行VB12的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)整個(gè)發(fā)酵過程中實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的糖消耗、OD600值和菌體濕重變化趨勢(shì)相近，最終結(jié)果證明

6、應(yīng)用樹脂原位分離丙酸耦合VB12的發(fā)酵方式使得丙酸增產(chǎn)17.1%，VB12增產(chǎn)24.4%。
　　在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了樹脂原位分離丙酸耦合VB12發(fā)酵的半連續(xù)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)的嘗試，整個(gè)發(fā)酵過程分為兩個(gè)批次，兩批次的發(fā)酵方式相同，均應(yīng)用原位分離的發(fā)酵方式，第一批次發(fā)酵結(jié)束后預(yù)留10%的發(fā)酵液作為第二批次發(fā)酵種子培養(yǎng)基，結(jié)果表明應(yīng)用樹脂原位分離丙酸耦合VB12的半連續(xù)發(fā)酵方式較正常發(fā)酵在丙酸和VB12產(chǎn)量上均有提高，為后期實(shí)驗(yàn)的放大提供了