大腸桿菌工程菌利用半纖維素水解液生產(chǎn)木糖醇的發(fā)酵工藝研究.pdf

1、木糖醇是一種戊糖醇，其甜度與蔗糖相當(dāng)。由于具有防齲齒以及胰島素不依賴性等優(yōu)良特性，在食品，醫(yī)藥以及輕工業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的用途。近年來，木糖醇的市場需求量不斷增加。傳統(tǒng)的木糖醇生產(chǎn)方法采用催化加氫法。在高溫高壓下，以金屬鎳為催化劑，生產(chǎn)成本較高，且會污染環(huán)境。利用生物法特別是代謝工程改造技術(shù)生產(chǎn)木糖醇已越來越引起人們的重視。本論文以本實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的基因工程大腸桿菌，對發(fā)酵半纖維素水解液生產(chǎn)木糖醇的工藝條件進(jìn)行了研究,獲得了適合于工業(yè)化生產(chǎn)的

2、工藝條件。
　　本文首先以代謝工程菌E.coli W3110（Ptrc99a-rbs-xr6600，△ptsG，△xylA，△xylB，△F）為生產(chǎn)菌株，以純木糖為底物，研究發(fā)酵工藝條件。搖瓶中確定最佳種子培養(yǎng)條件為:種齡6h，pH為7.0，裝液量為50mL/250mL，接種量10％，搖床轉(zhuǎn)速為200r/min;最佳誘導(dǎo)條件為:接種4h后誘導(dǎo)，誘導(dǎo)濃度為0.1mM，誘導(dǎo)溫度為30℃。木糖與葡萄糖最佳質(zhì)量比為2∶1。在5L發(fā)酵罐中，

3、確定了最佳溶氧值為30％，轉(zhuǎn)速為500r/min，最佳通氣量為0.6vvm，最佳底物濃度為100g/L木糖與50g/L葡萄糖。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了流加發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，木糖醇濃度達(dá)到了172g/L，生產(chǎn)效率達(dá)到了1.7g/L·h，質(zhì)量得率為0.95g/g。
　　考慮到發(fā)酵純木糖生產(chǎn)木糖醇，成本過高，不利于規(guī)?；a(chǎn)。論文進(jìn)一步以半纖維素水解液為底物，研究發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的方法。論文首先對培養(yǎng)基中的氮源成分進(jìn)行了優(yōu)化，成功用玉米漿干粉代替了蛋白

4、胨酵母粉，降低了成本。進(jìn)一步在5L發(fā)酵罐中對誘導(dǎo)條件進(jìn)行了調(diào)整，方法為:接種6h后誘導(dǎo)，誘導(dǎo)濃度為0.05mM，誘導(dǎo)溫度為30℃。由于水解液中含有很多抑制因子，隨著濃度增高，抑制因子也會增加，不利菌體的生長。因此，論文對初始底物濃度進(jìn)行了調(diào)整，確定60g/L木糖與30g/L葡萄糖為最佳底物濃度。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了流加發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，獲得了最佳工藝條件。木糖醇的濃度達(dá)到了166g/L，生產(chǎn)效率達(dá)到了1.7g/L·h，質(zhì)量得率達(dá)到了0.93g/g