丁二酸發(fā)酵工藝研究.pdf

1、丁二酸是一種在厭氧或兼性厭氧微生物代謝中常見(jiàn)的四碳二羧酸。作為一種重要的化學(xué)原材料，丁二酸被廣泛應(yīng)用于制藥、食品添加劑、綠色溶劑及可降解塑料等多種領(lǐng)域。以石化產(chǎn)品為原料，通過(guò)化學(xué)法合成的丁二酸不僅價(jià)格昂貴，而且會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染。所以，微生物發(fā)酵可再生原料生產(chǎn)丁二酸倍受重視，成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。 本文對(duì)ActinobacillussuccinogenesSF—9單級(jí)和兩級(jí)連續(xù)發(fā)酵甘蔗糖蜜生產(chǎn)丁二酸工藝進(jìn)行了研究，單級(jí)連

2、續(xù)發(fā)酵考察了稀釋率分別為0.06h-1，0.11h-1，0.21h-1，0.30h-1，0.42h-1，0.63h-1和0.91h-1時(shí)丁二酸的產(chǎn)量和生產(chǎn)強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)當(dāng)稀釋率為0.63h-1時(shí)丁二酸生產(chǎn)強(qiáng)度最大達(dá)到4.87g/(L·h)(丁二酸產(chǎn)量7.8g/L，糖利用率50.6％，丁二酸產(chǎn)率75％)；兩級(jí)連續(xù)發(fā)酵考察了總稀釋率分別為0.12h-1，0.21h-1，0.30h-1時(shí)(D1/D2=2)丁二酸的產(chǎn)量和生產(chǎn)強(qiáng)度，當(dāng)稀釋率為0.30

3、h-1時(shí)丁二酸生產(chǎn)強(qiáng)度最高到達(dá)4.29g/(L·h)(丁二酸產(chǎn)量14.11g/L，糖利用率59.4％，丁二酸產(chǎn)率68％。 為獲得較高的丁二酸發(fā)酵產(chǎn)量和生產(chǎn)強(qiáng)度，對(duì)ActinobacillussuccinogenesSF—9兩級(jí)雙流半連續(xù)發(fā)酵甘蔗糖蜜生產(chǎn)丁二酸的工藝過(guò)程進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)一級(jí)罐初始總糖濃度、補(bǔ)加培養(yǎng)基體積分?jǐn)?shù)和批次發(fā)酵時(shí)間等發(fā)酵條件的優(yōu)化，丁二酸產(chǎn)量最高達(dá)到46.0g/L，較分批發(fā)酵36h提高12.9％，與補(bǔ)料分批

4、發(fā)酵(36h，48.8g/L)結(jié)果接近；生產(chǎn)強(qiáng)度最高可達(dá)到2.38g/(L·h)，較分批發(fā)酵和補(bǔ)料分批發(fā)酵分別提高111％和114％。半連續(xù)39批，二級(jí)罐加一級(jí)罐發(fā)酵時(shí)間合計(jì)21h～24h，平均產(chǎn)酸43.5g/L，生產(chǎn)強(qiáng)度平均達(dá)到2.07g/(L·h)，丁二酸對(duì)消耗糖產(chǎn)率平均79％，糖利用率平均96.4％。39個(gè)批次后仍然穩(wěn)定。 對(duì)菊芋原料發(fā)酵生產(chǎn)丁二酸進(jìn)行了研究，用ActinobacillussuccinogenesSF—9和

5、ApergillusnigerSL—09同步糖化發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)同步糖化發(fā)酵效果優(yōu)于分別糖化單獨(dú)發(fā)酵，在同步發(fā)酵過(guò)程中還原糖濃度始終保持在10g/L～40g/L，可以避免高濃度的初糖對(duì)Actmobacillussuccmogenes的抑制。5—L攪拌罐中同步糖化補(bǔ)料分批發(fā)酵較分別糖化發(fā)酵丁二酸濃度增加22.1％～77.6％，投入總糖為82.8g/L的菊芋糖漿，64h可產(chǎn)丁二酸71.97g/L，對(duì)消耗糖產(chǎn)率94.2％，糖利用率89.8％，生產(chǎn)強(qiáng)

6、度1.12g(L·h)。對(duì)玉米秸桿等纖維質(zhì)原料發(fā)酵生產(chǎn)丁二酸進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)ActinobacillussuccinogenesSF—9能很好的利用玉米秸稈、玉米芯、稻草、麥秸、甘蔗渣等纖維質(zhì)原料水解糖發(fā)酵生產(chǎn)丁二酸，其中以稀堿處理—酶解的玉米秸稈水解糖漿發(fā)酵生產(chǎn)丁二酸效果最好。以玉米秸稈水解糖為碳源在5—L攪拌罐上進(jìn)行分批發(fā)酵48h產(chǎn)生45.5g/L丁二酸，5.75g/L乙酸，糖利用率97.2％，丁二酸產(chǎn)率80.7％，生產(chǎn)強(qiáng)度0.95