利用克雷伯氏肺炎杆菌（Klebsiella pneumoniae）发酵产1，3-丙二醇研究

论文摘要

本论文对克雷伯氏肺炎杆菌（Klebsiella pneumoniae）发酵生产1,3-丙二醇条件和补料策略进行了研究,结果如下。1.确立了发酵温度为37℃,pH为7.0和通气量在0.5vvm的微好氧条件对1,3-丙二醇的发酵最佳。2.通过对甘油原料、初始甘油浓度以及辅助碳源葡萄糖优化,结果表明：含量90%左右的粗甘油与试剂级甘油的1,3-丙二醇发酵结果差别不大,但价格便宜很多,非常适用于工业生产,而且发现40%的初始甘油浓度对发酵最佳。实验还证明了葡萄糖在1,3-丙二醇发酵中是很好的辅助碳源,但要严格控制其浓度在一个较低的水平,并确定了培养基中初始葡萄糖5 g/L3.建立了由NaOH溶液、氨水、KOH三种溶液组成的pH混合碱调节剂来维持发酵pH值为7.0的情况下,1,3-丙二醇的产量达到了无pH调控（对照）发酵过程的10.6倍。进一步采用甘油/碱耦合流加的新补料策略,底物甘油浓度平稳地控制在20g/L左右,1,3-丙二醇质量转化率、摩尔转化率和生产强度分别达到了0.5 g/g,0.6 mol/mol和2.2g/（L·h）,1,3-丙二醇的产量达到了53.5g/L,相比对照恒速流加的补料策略提高了16%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 1,3-丙二醇的性质与用途
• 1.1.1 1,3-丙二醇乳酸的性状
• 1.1.2 1,3-丙二醇及其衍生物的用途
• 1.1.3 1,3-丙二醇及相关产品的市场发展趋势
• 1.2 1,3-丙二醇的生产方法
• 1.2.1 化学合成法
• 1.2.2 微生物发酵法
• 1.3 1,3-丙二醇发酵法生产技术研究进展
• 1.3.1 1,3-丙二醇菌种研究
• 1.3.2 1,3-丙二醇菌种代谢途径及其特点
• 1.3.3 1,3-丙二醇发酵的新工艺
• 1.4 课题研究的目的和意义
• 1.5 课题研究的主要内容
• 第2章 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 菌种
• 2.1.2 主要仪器
• 2.1.3 常用试剂
• 2.1.4 培养基配方
• 2.1.5 培养方法
• 2.2 分析和测定方法
• 2.2.1 pH测定
• 2.2.2 菌体密度测定
• 2.2.3 发酵液中葡萄糖糖含量的测定
• 2.2.4 发酵液中甘油含量的测定
• 2.2.5 1,3-丙二醇、乙酸和乙醇的测定
• 第3章 1,3-丙二醇发酵过程基本条件的确立
• 3.1 温度对1,3-丙二醇发酵情况的影响
• 3.2 pH对1,3-丙二醇发酵情况的影响
• 3.2.1 不同pH控制条件下菌体生长情况差异分析
• 3.2.2 不同pH控制策略下底物甘油的消耗情况
• 3.2.3 不同pH控制策略对1,3-丙二醇生物合成的影响
• 3.3 1,3-丙二醇发酵过程需氧情况研究
• 3.3.1 不同通气量对PDO发酵中菌体细胞生长和底物甘油代谢的影响
• 3.3.2 不同通气量对PDO发酵中产物生成和副产物乙酸形成的影响
• 3.4 讨论
• 3.5 本章小结
• 第4章 发酵培养基中几个关键成分的优化
• 4.1 不同的甘油原料用于1,3-丙二醇发酵的研究
• 4.1.1 不同甘油原料发酵结果比较
• 4.1.2 不同甘油原料拟于工业生产中的成本比较
• 4.2 不同初始甘油浓度的间歇发酵过程
• 4.3 辅助碳源葡萄糖在1,3-丙二醇发酵中的研究
• 4.3.1 不同的混合碳源对间歇发酵的影响
• 4.3.2 葡萄糖与甘油混合流加对补料批式发酵的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 不同pH调节剂对补料批式发酵产1,3-丙二醇的影响
• 5.1 NaOH、KOH和氨水溶液中和性能的离体实验
• 5.2 不同的pH调节情况对菌体生长和甘油代谢的影响
• 5.3 不同的pH调节方式对产物合成的影响
• 5.4 混合碱策略用于1,3-丙二醇发酵结果
• 5.5 本章小结
• 第6章 甘油/碱与pH控制祸合流加补料策略
• 6.1 耦合流加策略的发现与设定
• 6.2 不同补料策略对发酵过程的影响
• 6.3 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢