论文摘要
丁二酸是一种在厌氧或兼性厌氧微生物代谢中常见的四碳二羧酸。作为一种重要的化学原材料,丁二酸被广泛应用于制药、食品添加剂、绿色溶剂及可降解塑料等多种领域。以石化产品为原料,通过化学法合成的丁二酸不仅价格昂贵,而且会带来严重的环境污染。所以,微生物发酵可再生原料生产丁二酸倍受重视,成为近年来国内外的研究热点。本文对Actinobacillus succinogenes SF-9单级和两级连续发酵甘蔗糖蜜生产丁二酸工艺进行了研究,单级连续发酵考察了稀释率分别为0.06 h-1,0.11 h-1,0.21 h-1,0.30 h-1,0.42 h-1,0.63 h-1和0.91 h-1时丁二酸的产量和生产强度,发现当稀释率为0.63 h-1时丁二酸生产强度最大达到4.87g/（L·h）（丁二酸产量7.8 g/L,糖利用率50.6%,丁二酸产率75%）;两级连续发酵考察了总稀释率分别为0.12 h-1,0.21 h-1,0.30 h-1时（D1/D2=2）丁二酸的产量和生产强度,当稀释率为0.30 h-1时丁二酸生产强度最高到达4.29 g/（L·h）(丁二酸产量14.11 g/L,糖利用率59.4%,丁二酸产率68%。为获得较高的丁二酸发酵产量和生产强度,对Actinobacillus succinogenes SF-9两级双流半连续发酵甘蔗糖蜜生产丁二酸的工艺过程进行了研究。通过对一级罐初始总糖浓度、补加培养基体积分数和批次发酵时间等发酵条件的优化,丁二酸产量最高达到46.0g/L,较分批发酵36 h提高12.9%,与补料分批发酵（36 h,48.8 g/L）结果接近;生产强度最高可达到2.38 g/（L·h）,较分批发酵和补料分批发酵分别提高111%和114%。半连续39批,二级罐加一级罐发酵时间合计21 h～24 h,平均产酸43.5 g/L,生产强度平均达到2.07g/（L·h）,丁二酸对消耗糖产率平均79%,糖利用率平均96.4%。39个批次后仍然稳定。对菊芋原料发酵生产丁二酸进行了研究,用Actinobacillus succinogenes SF-9和Apergillus nige,SL-09同步糖化发酵,发现同步糖化发酵效果优于分别糖化单独发酵,在同步发酵过程中还原糖浓度始终保持在10 g/L～40 g/L,可以避免高浓度的初糖对Actinobacillus succinogenes的抑制。5-L搅拌罐中同步糖化补料分批发酵较分别糖化发酵丁二酸浓度增加22.1%～77.6%,投入总糖为82.8 g/L的菊芋糖浆,64 h可产丁二酸71.97g/L,对消耗糖产率94.2%,糖利用率89.8%,生产强度1.12 g/（L·h）。对玉米秸杆等纤维质原料发酵生产丁二酸进行了研究,发现Actinobacillus succinogenesSF-9能很好的利用玉米秸秆、玉米芯、稻草、麦秸、甘蔗渣等纤维质原料水解糖发酵生产丁二酸,其中以稀碱处理-酶解的玉米秸秆水解糖浆发酵生产丁二酸效果最好。以玉米秸秆水解糖为碳源在5-L搅拌罐上进行分批发酵48 h产生45.5 g/L丁二酸,5.75 g/L乙酸,糖利用率97.2%,丁二酸产率80.7%,生产强度0.95 g/（L·h）。采用补料分批发酵48h时丁二酸产量（52.1 g/L）较分批发酵时提高了15%,糖利用率93.6%,丁二酸产率81.2%,生产强度达到1.09 g/（L·h）。
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