收藏本站
收藏 | 论文排版

盾叶薯蓣发酵生产2,3-丁二醇及其双水相萃取研究

刘国兴  
【摘要】: 针对盾叶薯蓣发酵生产2,3-丁二醇的发酵工艺和分离提纯工艺,本论文从以下几个方面进行了探索性的研究。 首先,本文考察了盾叶薯蓣的液化、糖化条件。优化结果:盾叶薯蓣粉过60目筛,料水比1∶4,预糊化温度80~90℃,糊化30 min。耐高温α-淀粉酶10 U/g,温度90~95℃,液化30 min;葡萄糖淀粉酶120 U/g,pH值4.0~4.5,温度58~60℃,糖化120min。该方法能够得到较高浓度还原糖用于2,3-丁二醇发酵,同时,糖化后残渣可利用微生物转化法提取薯蓣皂苷元。在糖化过程中总皂苷损失仅为1.3%,这将对改善皂素行业的污染问题,提高盾叶薯蓣高值化利用具有重要的指导意义。 其次,对以盾叶薯蓣糖化液为底物,利用Klebsiella pneumoniae CICC 10011发酵生产2,3-丁二醇进行研究。实验表明盾叶薯蓣糖化液是发酵生产2,3-丁二醇的良好底物。盾叶薯蓣中的有机酸成分能够有效地促进三羧酸循环途径和乙酸途径代谢流,减弱琥珀酸途径代谢流,从而提高2,3-丁二醇的浓度。以盾叶薯蓣糖化液为底物,采用批式流加方式,补加固体葡萄糖,发酵56 h,发酵液中2,3-丁二醇浓度达到80.2 g/L,乙偶姻与2,3-丁二醇浓度之和达到86.2 g/L,生产强度达到1.54g/(L·h),分别比单以葡萄糖为底物时提高8.5%、7.4%和7.7%,碱消耗量为0.28 mol/L,比单以葡萄糖为底物时减少了45.5%。 最后,本文对乙醇/碳酸钾双水相和碳酸钾盐析萃取2,3-丁二醇的能力进行了考察。双水相萃取时,盾叶薯蓣发酵液的最佳工艺条件为乙醇22%(w/w)、碳酸钾26%(w/w),葡萄糖发酵液的最佳工艺条件为乙醇25%(w/w)、碳酸钾28%(w/w)。前者2,3-丁二醇、乙偶姻、还原糖回收率分别为97.2%、100%、87.1%,菌体和蛋白去除率分别为98.9%、94.2%;后者分别为98.2%、100%、92.2%、99.5%、95.4%。碳酸钾盐析萃取2,3-丁二醇时,碳酸钾49.5%(w/w),盾叶薯蓣发酵液过膜液中2,3-丁二醇回收率93%,上相中2,3-丁二醇浓度达到724.8g/L;碳酸钾48.5%(w/w),葡萄糖发酵液过膜液中2,3-丁二醇回收率为90.0%,上相中2,3-丁二醇浓度达到713.6 g/L。说明乙醇/碳酸钾双水相和碳酸钾盐析萃取2,3-丁二醇是一种十分有效地方法。 此外,通过向富盐相通入CO_2回收碳酸钾,之后再加入40%(w/w)甲醇进行醇析,碳酸钾回收率达到88.6%以上,而利用发酵过程中排放的废气回收富盐相碳酸钾,既能够对发酵生产2,3-丁二醇过程中产生的废气进行处理,又能够得到纯净的CO_2。


知网文化
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978