1,3-丙二醇产生菌的诱变育种及发酵工艺研究

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1,3-丙二醇是一种重要的化工中间体,可与对苯二甲酸聚合,生成聚对苯二甲酸丙二醇酯(简称PTT),PTT聚酯纤维具有优良的特性。微生物发酵法生产1,3-丙二醇因操作简单,反应条件温和,副产物少,无环境污染等而受到越来越多的重视。   1,3-丙二醇发酵过程受产物及底物的抑制比较明显,为了提高发酵生产1,3-丙二醇的产量和底物转化率,必须克服底物甘油、产物1,3-丙二醇和其它副产物对细胞生长的抑制作用。本研究以克雷伯氏肺炎杆菌ATCC10280为出发菌,使用紫外和60Co-γ射线诱变,通过平板筛选、连续培养筛选以及96孔板高通量筛选的方法,在选择压力平板培养基上挑选出耐受性提高的突变株KpA6010,并对该突变株进行了发酵工艺研究。   考察了发酵初期供氧时间的长短、供氧与否、以及发酵中后期维持不同水平的甘油浓度对所选育的耐受性突变株KpA6010发酵的影响,实验结果表明:   1.发酵初期供氧2.1h可显著提高发酵最高菌体浓度,初期供氧时间延长至4.1h,所达到的最大菌体浓度更高;初期供氧增加副产物乳酸和乙醇的生产;   2.全程厌氧发酵可显著提高产物1,3-丙二醇的得率和生产速率,但对浓度的影响不明显;   3.全程厌氧发酵后期维持不同水平的甘油浓度对产物的流量分配有很大影响。   确定了相对较优的发酵工艺,即发酵全过程厌氧,中后期维持约20g/L的底物甘油浓度。该发酵工艺条件下突变株KpA6010与原始菌对比发酵结果显示,突变株1,3-丙二醇的产量、底物转化率及生产强度有了很大的提高。突变株发酵34h,产物1,3-丙二醇浓度达70.81g/L,转化率为0.649mol/mol,生产强度2.083g/L/h,较出发菌分别提高了54.3%、52.0%和50.7%,副产物乙醇、乳酸关于底物的得率较原始菌下降了50.4%和16.5%;甲酸的浓度降为0.240g/L;但乙酸的浓度为12.58g/L,其得率较出发菌提高了18.4%。突变株代谢稳定性还有待进一步考察。
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