發(fā)酵法制備聚蘋果酸.pdf

1、聚蘋果酸作為一類重要的完全生物降解高分子材料，其降解產(chǎn)物無毒無害，在醫(yī)藥、食品包裝材料、吸水材料、化妝用品等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值，并可用于制備優(yōu)良的可降解塑料，甚至可以代替石油來源的不能被生物降解的聚丙烯酸的短期應(yīng)用，存在著巨大的社會(huì)價(jià)值和商業(yè)利潤(rùn)。在國(guó)外，對(duì)于聚蘋果酸的研究主要集中于化學(xué)合成法，成本高、操作條件苛刻、污染重，不符合環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)的當(dāng)代社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)。在國(guó)內(nèi)，對(duì)于聚蘋果酸的研究非常少，幾乎為空白。同化學(xué)合成法相比，微

2、生物發(fā)酵法制備聚蘋果酸具有無法比擬的優(yōu)勢(shì)：所需的原料簡(jiǎn)單易得，產(chǎn)物較純，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)物分子量較高。但由于菌種的穩(wěn)定性和產(chǎn)酸能力的原因，發(fā)酵法尚未形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
　　 本文對(duì)對(duì)出芽短梗霉BS02發(fā)酵產(chǎn)聚蘋果酸進(jìn)行了搖瓶培養(yǎng)研究，初步確立了出芽短梗霉制備聚蘋果酸的發(fā)酵條件。優(yōu)化的培養(yǎng)基組成為(g/L)：葡萄糖120，丁二酸銨3，檸檬酸2，MgSO4·7H2O0.1，MnSO4·H2O0.1，玉米漿0.5(ml/L)，CaCO35

3、(單獨(dú)滅菌加入)，pH4.0。優(yōu)化的搖瓶培養(yǎng)條件為：最適初始pH值為4.0，最適培養(yǎng)溫度為25℃，種子的接種齡60h，接種量4％，裝液量100/500mL，搖床轉(zhuǎn)數(shù)220r/min。經(jīng)實(shí)驗(yàn)考察聚蘋果酸的最佳發(fā)酵時(shí)間為9d左右，最終聚蘋果酸產(chǎn)量可達(dá)到30.5g/L。
　　 通過采用B7L發(fā)酵罐進(jìn)行放大培養(yǎng)，經(jīng)多次發(fā)酵優(yōu)化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)加一定質(zhì)量的CaCO3將發(fā)酵液的pH值穩(wěn)定在4.0-4.5，聚蘋果酸的產(chǎn)量并沒有比接種時(shí)一次性加入4

4、％CaCO3有所提高。CaCO3為4％，通過補(bǔ)加葡萄糖使其在發(fā)酵液中的濃度為50g/L時(shí)，聚蘋果酸的產(chǎn)量有所提高，但是效果并不明顯。通氣量為0.8vvm，轉(zhuǎn)速700rpm時(shí)有利于菌體發(fā)酵合成PMLA，產(chǎn)量可以達(dá)到26.5克左右，低于搖瓶發(fā)酵的產(chǎn)量。
　　 另外，經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)葡萄糖的存在對(duì)蘋果酸的檢測(cè)存在干擾，從而使聚蘋果酸產(chǎn)量的計(jì)算存在誤差。因此，在對(duì)蘋果酸進(jìn)行檢測(cè)前應(yīng)該對(duì)樣品中的葡萄糖濃度進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)確定了葡萄糖對(duì)蘋果酸測(cè)定影

5、響的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，通過計(jì)算可以排除其對(duì)蘋果酸檢測(cè)造成的誤差，進(jìn)一步準(zhǔn)確計(jì)算出聚蘋果酸的含量。
　　 對(duì)發(fā)酵液中聚蘋果酸檢測(cè)方法的優(yōu)化，確定出聚蘋果酸水解為蘋果酸的的最
　　 佳水解溫度為80℃，水解時(shí)間為2h，以及用于水解的硫酸濃度為1mol/L。通過對(duì)發(fā)酵液中聚蘋果酸提取方法的初步研究，確定了作為用以沉淀聚蘋果酸的乙醇或甲醇的加入量為發(fā)酵液體積的3倍；甲醇的沉淀效果比乙醇的沉淀效果好；將發(fā)酵液的pH調(diào)節(jié)至5.0，有利于