丙酸-維生素B12的膜分離耦合發(fā)酵及工藝集成.pdf

1、丙酸是一種重要的化工原料，同時丙酸及其衍生物廣泛應(yīng)用于食品防腐、醫(yī)藥中間體、飼料儲藏以及有機(jī)合成等方面。維生素B12是重要的水溶性維生素，人體若缺乏維生素B12會損害神經(jīng)系統(tǒng)，發(fā)生惡性貧血等。目前維生素B12廣泛用于醫(yī)藥、飼料添加劑和食品。費氏丙酸桿菌在代謝過程中可以同時產(chǎn)生丙酸和維生素B12，代謝過程中高濃度的丙酸會抑制費氏丙酸桿菌的生長，維生素B12是一種胞內(nèi)代謝產(chǎn)物，必然也受到影響。本論文探討了膜分離技術(shù)應(yīng)用于費氏丙酸桿菌細(xì)胞分離

2、的可行性，并考察了不同類型及孔徑的膜對發(fā)酵液的處理能力及其對菌體細(xì)胞的損傷情況，分析了不同濃縮條件下維生素B12的轉(zhuǎn)化效果。考察了應(yīng)用膜分離技術(shù)與離子交換技術(shù)進(jìn)行費氏丙酸桿菌的半連續(xù)發(fā)酵，對其過程中各參數(shù)變化進(jìn)行了初步研究。最后從代謝角度出發(fā)，研究了丙酸桿菌的耐酸能力，應(yīng)用等離子體誘變技術(shù)和壓力篩選相結(jié)合，選育出一株耐受丙酸的高產(chǎn)菌株。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴將膜分離技術(shù)引入費氏丙酸桿菌的發(fā)酵過程，對膜通量、細(xì)胞的存活率及維生

3、素B12的產(chǎn)量進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：膜通量與發(fā)酵液的料液性質(zhì)相關(guān)，其孔徑越大，通量也越大，對發(fā)酵液的處理能力也越大。當(dāng)孔徑相同時，陶瓷膜的處理能力要高于卷式膜。分析了不同膜對細(xì)胞活性的影響，當(dāng)采用0.22μm卷式膜分離菌體細(xì)胞時，其生物活性幾乎沒有損傷，細(xì)胞的存活率高達(dá)99.5％。同時經(jīng)0.22μm卷式膜分離后的濃縮液其維生素B12的轉(zhuǎn)化率最高，隨著濃縮倍數(shù)的增加，其轉(zhuǎn)化率逐漸降低。最后建立了膜在線分離費氏丙酸桿菌菌體細(xì)胞的基本工藝，即

4、采用0.22μm卷式膜將發(fā)酵液濃縮4倍，此時維生素B12的產(chǎn)量為53.9 mg/L，Ado-cbi的轉(zhuǎn)化率也達(dá)到了78.8%，為維生素B12和丙酸的雙產(chǎn)物半連續(xù)耦合發(fā)酵奠定了堅實的基礎(chǔ)。⑵探討了半連續(xù)耦合發(fā)酵生產(chǎn)維生素B12和丙酸的可行性，結(jié)果顯示，經(jīng)過離子交換樹脂吸附丙酸后，二次發(fā)酵時丙酸的產(chǎn)量分別增加了55.5%和52.9%,維生素B12的產(chǎn)量也提高了81.6%。⑶采用等離子體誘變技術(shù)，以高濃度的丙酸鈉為篩選條件，通過誘變之后菌體的