發(fā)酵分離耦合法制備琥珀酸的基礎(chǔ)研究

1、碩士學(xué)位論文發(fā)酵發(fā)酵分離耦合法制備琥珀酸的基礎(chǔ)研究分離耦合法制備琥珀酸的基礎(chǔ)研究Thebasicresearchonfermentationcoupledseparationofsuccinicacidproduction作者姓名：張雙雙學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：生物學(xué)學(xué)號(hào)：21418024指導(dǎo)教師：孫亞琴完成日期：2017.05.03大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology萬(wàn)方數(shù)據(jù)大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要琥珀酸是一

2、種重要的C4平臺(tái)化合物，可用于食品、醫(yī)藥、可降解塑料等行業(yè)。生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)琥珀酸具有環(huán)境友好、利用可再生資源、CO2固定化等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的關(guān)注。本論文針對(duì)琥珀酸放線桿菌CICC11014生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)琥珀酸過(guò)程中存在的原料成本高、分離回收困難等問(wèn)題，擬開(kāi)展以下的研究工作。首先，考察了三種發(fā)酵培養(yǎng)基和除氧調(diào)控方式，確定了適宜的發(fā)酵培養(yǎng)基組成。研究結(jié)果表明適宜的發(fā)酵培養(yǎng)基（1L）：glucose20~100g、酵母粉15g、NaCl1.0g、

3、MgCl26H2O0.427g、CaCl20.2g、NaAc1.36g、KH2PO43.2g、K2HPO41.6g、Na2S9H2O0.16g、MgCO320~60g，初始pH7.0，Na2S過(guò)膜加入發(fā)酵培養(yǎng)基，琥珀酸轉(zhuǎn)化率均為0.81gg。隨后考察了廉價(jià)基質(zhì)碳源（糖蜜）和氮源（玉米漿干粉）對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)琥珀酸的影響。結(jié)果表明玉米漿干粉可以代替酵母粉，且琥珀酸的轉(zhuǎn)化率提高，但琥珀酸放線桿菌CICC11014不能利用硫酸銨作為氮源，其適宜的氮

4、源為5gL酵母粉和10gL玉米漿干粉，適宜的糖蜜初始濃度為100~150gL。其次，開(kāi)發(fā)了基于離子液體的糖析萃取和鹽析萃取分離琥珀酸工藝。相圖結(jié)果表明含BF4和OTF的咪唑類(lèi)離子液體既可以與葡萄糖成相，也可以與鹽成相。但是，含Br的咪唑類(lèi)離子液體不能與葡萄糖但能與鹽形成雙水相。咪唑類(lèi)離子液體與葡萄糖的成相能力次序?yàn)閇Bmim]BF4[Bmim]OTF[Emim]BF4，鹽成相能力次序?yàn)镵2CO3（NH4）2SO4?？疾炝?種咪唑類(lèi)離子液

5、體與糖或鹽組成的萃取體系對(duì)琥珀酸分配行為的影響。研究表明，糖析體系適合琥珀酸的萃取，糖析萃取的分配行為不僅依賴(lài)離子液體和葡萄糖的濃度，還取決于萃取體系的pH。當(dāng)糖析體系為45%[Bmim]BF430%glucose(ww)，pH為2.0時(shí)，琥珀酸的分配系數(shù)和回收率分別為2.53和74.25%，約96%的葡萄糖分配在下相。真實(shí)發(fā)酵液糖析萃取，琥珀酸的回收率分別為73.71%，細(xì)胞和蛋白的去除率分別為99.26%、89.79%。加入鹽可以獲

6、得高回收率，雖然ILssalts體系萃取分離琥珀酸的分配行為與體系pH無(wú)關(guān)，但主要受琥珀酸濃度的影響，最佳的鹽析體系為30%[Hmim]Br10%(NH4)2SO4(ww)，琥珀酸的回收率為69.98%，但不適宜高濃度琥珀酸的萃取。最后，探索了離子液體糖析萃取分離琥珀酸與發(fā)酵耦合的可行性。運(yùn)用20%IL10%Na2CO3回收富集琥珀酸相中的離子液體，并用于二次糖析萃取，琥珀酸的總回收率為83.68%。琥珀酸放線桿菌CICC11014可以