新型丙酸桿菌固定化方法發(fā)酵生產(chǎn)丙酸.pdf

1、丙酸是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品和基本化工原料，丙酸及其衍生物廣泛應(yīng)用于食品、飼料、香料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域。丙酸的生產(chǎn)方法有化學(xué)合成法和生物發(fā)酵法。目前，丙酸的工業(yè)化方法為化學(xué)合成法，隨著石油價(jià)格的不斷攀升，近年來(lái)丙酸的價(jià)格不斷上漲。微生物發(fā)酵法由于原料可再生、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)而受到了越來(lái)越多的青睞。
　　 目前，生產(chǎn)效率低、底物轉(zhuǎn)化率低和副產(chǎn)物多是生物法發(fā)酵生產(chǎn)丙酸面臨的主要問(wèn)題。固定化細(xì)胞具有菌體可重復(fù)利用、批次生產(chǎn)時(shí)間短、產(chǎn)

2、量穩(wěn)定、耐受高糖等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效提高丙酸生產(chǎn)效率，此外，固定化細(xì)胞能夠提高丙酸生產(chǎn)菌對(duì)于丙酸的耐受性，是目前丙酸發(fā)酵的研究熱點(diǎn)。
　　 本文首先對(duì)PVA與海藻酸鈉互配包埋丙酸生產(chǎn)菌Propionibacteriumfreudenreichii CCTCC M207015的條件進(jìn)行了初步研究，優(yōu)化了固定化發(fā)酵條件，考察了批式發(fā)酵的穩(wěn)定性，并對(duì)高糖條件下丙酸發(fā)酵進(jìn)行了初步探索。結(jié)果表明：以質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為10.7％的PVA和1.4％的

3、海藻酸鈉互配作為固定化載體，包埋12％的菌體，在含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％的氯化鈣和5％的硼酸作為固定液中固定18h，能夠較好的實(shí)現(xiàn)丙酸的固定化生產(chǎn)。經(jīng)15批次的發(fā)酵驗(yàn)證，產(chǎn)量穩(wěn)定，丙酸平均產(chǎn)量為19.64g/L(葡萄糖40g/L)。以80g/L的葡萄糖為碳源固定化制備丙酸192h，丙酸產(chǎn)量達(dá)35.4g/L。
　　 構(gòu)建了一種簡(jiǎn)單、高效的新型多點(diǎn)式纖維床反應(yīng)器(Multi-point fibrous_bedbioreactor，MFB b

4、ioreactor)，將棉纖維繞成桶狀，固定于反應(yīng)器中，即可用于丙酸固定化發(fā)酵。以40g/L的葡萄糖為碳源，與游離細(xì)胞相比，利用MFB生產(chǎn)丙酸，丙酸產(chǎn)量由14.58g/L提高至20.41g/L，發(fā)酵時(shí)間由120h縮短至60h。研究了不同糖濃度條件下MFB生產(chǎn)丙酸情況，并將補(bǔ)料策略應(yīng)用于丙酸發(fā)酵中。結(jié)果表明：補(bǔ)料發(fā)酵能夠有效改善P.freudenreichii CCTCC M207015在高糖條件下丙酸對(duì)葡萄糖轉(zhuǎn)化率較低、副產(chǎn)物較多的問(wèn)題

5、。經(jīng)補(bǔ)料發(fā)酵280h，丙酸產(chǎn)量達(dá)45.91g/L，丙酸質(zhì)量約占有機(jī)酸總質(zhì)量比例為72.31％。
　　 考察了外源丙酸、乙酸、琥珀酸對(duì)于P.freudenreichii CCTCC M207015游離細(xì)胞與MFB發(fā)酵生產(chǎn)丙酸的影響。結(jié)果表明：MFB固定化菌株具有比游離細(xì)胞更強(qiáng)的丙酸、乙酸耐受性，其中丙酸的抑制現(xiàn)象比乙酸的更加嚴(yán)重。此外，外源琥珀酸可以作為丙酸合成的前體物質(zhì)對(duì)P.freudenreichii CCTCC M20701