大腸桿菌發(fā)酵木糖母液產(chǎn)丁二酸的研究.pdf

1、丁二酸位列美國能源部列出的12種生物煉制重要平臺化合物之首，是合成大宗化學品如1,4丁二醇，四氫呋喃等的前體，亦可作為特殊化學品應用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領域，具有巨大的經(jīng)濟價值。伴隨石化資源的緊缺和人們對溫室效應的重視，利用微生物發(fā)酵可再生生物質(zhì)或工業(yè)廢棄物生產(chǎn)丁二酸成為綠色化工的重要發(fā)展方向。
　　本論文對重組大腸桿菌SD121利用工業(yè)廢棄物木糖母液發(fā)酵丁二酸進行了研究，并通過響應面法優(yōu)化發(fā)酵條件，提高了木糖母液產(chǎn)丁二酸的產(chǎn)量和得率。

2、具體的研究結(jié)果如下：
　　首先，對木糖母液進行預處理，減少抑制物。木糖母液是在生產(chǎn)木糖過程中形成的工業(yè)廢棄物，制備1噸木糖將產(chǎn)生木糖母液1.5噸。本論文所采用的木糖母液中，四種單糖的濃度分別為木糖394.4 g L-1，阿拉伯糖127.4 g L-1，葡萄糖104.7 g L-1；半乳糖85.3 g L-1，此外還含有一些微量的未知糖分（可能是甘露糖、鼠李糖和寡糖）。采用Overliming法、蒸發(fā)法以及離子交換法對木糖母液進行脫

3、毒預處理。Overliming法的處理效果最佳?；A培養(yǎng)基中以overliming法處理的木糖母液為碳源，丁二酸產(chǎn)量達到23.20 g L-1，得率為0.58 g g-1。
　　其次，考察了重組大腸桿菌SD121在搖瓶水平上發(fā)酵木糖母液中各種單糖產(chǎn)琥珀酸的情況，并根據(jù)木糖母液成分配制混合糖液進行模擬體系發(fā)酵研究。結(jié)果表明，重組大腸桿菌SD121具有代謝木糖母液中四種主要單糖產(chǎn)丁二酸的能力，且能夠同時代謝木糖母液中的四種單糖。采用初

4、始混合糖濃度50 g L-1，64 h發(fā)酵能達到丁二酸最大濃度為35.5 g L-1。
　　將預處理后的木糖母液用作碳源，響應面法（RSM）優(yōu)化重組大腸桿菌SD121產(chǎn)丁二酸的發(fā)酵條件。優(yōu)化后的培養(yǎng)基濃度為：82.62 g L-1初糖，42.27 g L-1 MgCO3，17.84 g L-1酵母膏，20 g L-1蛋白胨，0.3 g L-1 MgSO4·7H2O，0.6 g L-1 Na2HPO4·12H2O，4 g L-1 N

5、aH2PO4·2H2O，2 g L-1(NH4)2SO4·7H2O，0.4 g L-1 CaCl2。84 h后丁二酸的最高產(chǎn)量為52.09 g L-1，得率為0.63 g g-1初糖，接近預測值（53.18 g L-1），為初始基礎培養(yǎng)基發(fā)酵產(chǎn)量的1.78倍。
　　本論文首次報道工業(yè)廢棄物木糖母液可作為重組大腸桿菌發(fā)酵丁二酸的碳源，且響應面法可用于培養(yǎng)基優(yōu)化，最終產(chǎn)量提高78％。將木糖母液作為發(fā)酵底物產(chǎn)丁二酸不僅可降低生產(chǎn)成本，還