1，3-丙二醇发酵条件优化研究

论文摘要

1,3-丙二醇（1,3-PD）是一种重要的化工原料，在化工、食品、医药等领域都有重要应用，其最重要的作用是作为单体合成PTT。与化学法合成1,3-丙二醇相比，微生物合成法有着许多优点，逐渐成为科研人员的关注焦点。本课题主要做了以下几个方面的内容：（1）以本实验室保藏的菌株2-1为出发菌株，确定了发酵液中1,3-PD、残余甘油浓度、菌体量的测定方法。（2）对菌株2-1的发酵培养基成分、培养条件进行了单因素和正交试验优化。（3）对优化后的发酵条件进行了验证，在5L发酵罐上研究菌株2-1的发酵特性。本文实验结果：（1）确定了以气相色谱法检测发酵液中1,3-PD、残余甘油浓度的条件；采用650nm处发酵液吸光度OD650表示菌体量。（2）最优发酵条件为：初始甘油浓度40g/L，CaCl2·2H2O0.002mol/L，MgCl2·6H2O0.001mol/L，酵母浸粉1g/L，KCl0.01mol/L。发酵温度37℃，发酵时间72h，初始pH7.0，种子菌龄12h，接种量10%。（3）5L发酵罐上分批补料发酵得到最佳发酵结果：1,3-PD浓度在29h达到最大值61.54g/L，此时生产强度为2.13g/L·h。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 1,3-丙二醇的性质
• 1.2 1,3-丙二醇的用途
• 1.2.1 作为合成单体
• 1.2.2 重要的化学产品添加剂
• 1.2.3 其他应用
• 1.3 1,3-丙二醇的市场概况
• 1.4 1,3-丙二醇的生产方法
• 1.4.1 环氧乙烷（EO）羰基化法
• 1.4.2 丙烯醛水合氢化合成法
• 1.4.3 微生物发酵法
• 1.4.3.1 以甘油为原料的发酵法
• 1.4.3.2 以葡萄糖为原料的发酵法
• 1.5 微生物发酵法生产 1,3-丙二醇的研究
• 1.5.1 生产菌种
• 1.5.2 代谢途径
• 1.6 甘油转化为 1,3-PD 厌氧代谢途径的化学计量分析
• 1.7 本文研究目的及内容
• 第二章 菌株活化及试验方法确定
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 实验菌种
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 主要试剂
• 2.1.4 主要仪器设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 K. pneumoniae 2-1 的活化
• 2.2.2 培养基的选择
• 2.2.3 培养条件的选择
• 2.2.4 发酵液预处理方法
• 2.2.5 甘油测定方法
• 2.2.6 1,3-丙二醇测定方法
• 2.2.7 菌体量测定方法
• 2.2.8 菌株 K. pneumoniae 2-1 的生长曲线测定
• 2.2.9 K. pneumoniae 2-1 的发酵性能测定
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 K. pneumoniae 2-1 菌落及形态特征
• 2.3.2 菌体量的测定
• 2.3.3 甘油的测定
• 2.3.3.1 高碘酸钠法
• 2.3.3.2 气相色谱分析法
• 2.3.4 1,3-丙二醇的测定
• 2.3.5 菌种 2-1 的生长曲线
• 2.3.6 菌种 2-1 的发酵性能
• 2.4 小节与讨论
• 第三章 K. pneumoniae 2-1 产 1,3-丙二醇发酵培养基的优化
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 菌种
• 3.1.2 培养基
• 3.1.3 试剂仪器
• 3.2 试验方法
• 3.2.1 初始甘油浓度的单因素实验
• +浓度的单因素实验'>3.2.2 K⁺浓度的单因素实验
• 4⁺浓度的单因素实验'>3.2.3 NH₄⁺浓度的单因素实验
• 2+浓度的单因素实验'>3.2.4 Mg²⁺浓度的单因素实验
• 2+浓度的单因素实验'>3.2.5 Ca²⁺浓度的单因素实验
• 4^3-浓度的单因素实验'>3.2.6 PO₄^3-浓度的单因素实验
• 3.2.7 酵母浸粉量的单因素实验
• 3.2.8 微量元素添加量的单因素实验
• 3.2.9 发酵培养基的正交试验
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 初始甘油浓度的单因素实验
• +浓度的单因素实验'>3.3.2 K⁺浓度的单因素实验
• 4⁺浓度的单因素实验'>3.3.3 NH₄⁺浓度的单因素实验
• 2+浓度的单因素实验'>3.3.4 Mg²⁺浓度的单因素实验
• 2+浓度的单因素实验'>3.3.5 Ca²⁺浓度的单因素实验
• 4^3-浓度的单因素实验'>3.3.6 PO₄^3-浓度的单因素实验
• 3.3.7 酵母浸粉量的单因素实验
• 3.3.8 微量元素溶液添加量的单因素实验
• 3.3.9 发酵培养基的正交试验
• 3.4 小节与讨论
• 第四章 K. pneumoniae 2-1 产 1,3-丙二醇发酵条件的优化
• 4.1 实验材料
• 4.1.1 菌种
• 4.1.2 培养基
• 4.1.3 试剂仪器
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 发酵时间的单因素实验
• 4.2.2 发酵温度的单因素实验
• 4.2.3 初始 pH 的单因素实验
• 4.2.4 接种量的单因素实验
• 4.2.5 种子菌龄的单因素实验
• 4.2.6 培养条件的正交实验
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 发酵时间的单因素实验
• 4.3.2 菌株 2-1 三角瓶厌氧发酵温度的单因素实验
• 4.3.3 初始 pH 的单因素实验
• 4.3.4 接种量的单因素实验
• 4.3.5 种子菌龄的单因素实验
• 4.3.6 培养条件的正交实验
• 4.4 小结与讨论
• 第五章 模型验证
• 5.1 实验材料
• 5.1.1 菌种
• 5.1.2 培养基
• 5.1.3 培养条件
• 5.1.4 试剂仪器
• 5.2 试验方法
• 5.2.1 三角瓶发酵培养方法
• 5.2.2 5L 发酵罐分批发酵培养条件
• 5.2.3 5L 发酵罐分批补料发酵培养条件
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 菌株 2-1 三角瓶分批发酵
• 5.3.2 5L 发酵罐分批发酵结果
• 5.3.3 5L 发酵罐分批补料发酵结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文小结
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文及成果