發(fā)酵-分離耦合法制備琥珀酸的基礎(chǔ)研究.pdf

1、琥珀酸是一種重要的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（1 L）：glucose20~100 g、酵母粉

2、15 g、NaCl1.0 g、MgCl2·6H2O0.427 g、CaCl20.2 g、NaAc1.36 g、KH2PO43.2 g、K2HPO41.6 g、Na2S·9H2O0.16 g、MgCO320~60 g，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0.81 g/g。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

3、CICC11014不能利用硫酸銨作為氮源，其適宜的氮源為5 g/L酵母粉和10 g/L玉米漿干粉，適宜的糖蜜初始濃度為100~150 g/L。
　　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-的咪唑類離子液體不能與葡萄糖但能與鹽形成雙水相。咪唑類離子液體與葡萄糖的成相能力次序?yàn)閇Bmim]BF4>[Bmim]OTF>[

4、Emim]BF4，鹽成相能力次序?yàn)镵2CO3>（NH4）2SO4。考察了5種咪唑類離子液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]BF4/30%glucose(w/w)，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

5、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%。加入鹽可以獲得高回收率，雖然ILs/salts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]Br/10%(NH4)2SO4(w/w)，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%IL/10%Na2CO3回收