发酵甘油产1,3-丙二醇研究进展

综述微生物发酵甘油生产1,3-丙二醇的研究进展,内容包括生产菌种、发酵方式、优良生产菌株的选育和培养条件,并展望1,3-丙二醇发酵的前景。     

生物转化法生产1,3-丙二醇的技术进展

综述了生物转化法生产1,3-丙二醇的研究成果,包括发酵菌种、发酵工艺和发酵产物的分离提取工艺等,展望了未来1,3-丙二醇的发展方向。     

甘油和木糖共发酵生产1,3-丙二醇的研究

以克雷伯氏肺炎杆菌代谢甘油为研究对象,采用木糖作为发酵过程中的辅助底物与甘油共发酵生产1,3-丙二醇,以解决甘油单耗过大的问题,并研究了甘油和木糖共发酵过程中相关代谢物浓度的变化规律。实验表明:克雷伯氏肺炎杆菌可利用D-木糖经过磷酸戊糖途径为菌体代谢提供大量的还原力(NADPH和NADH),促进1,3-丙二醇的合成。与甘油单独发酵相比,以木糖作为辅助底物的微氧批次补料发酵中,1,3-丙二醇的质量浓度、甘油转化率及产量分别提高了10.58%,21.11%和10.98%。共发酵生产1,3-丙二醇在降低甘油到1,3-丙二醇单耗的同时,还可以促进副产物的生成,为克雷伯氏菌发酵多联产工艺提供了可能,从而较全面地降低甘油发酵生产1,3-丙二醇工艺的技术成本,具有一定的研究意义。     

发酵法生产1,3-丙二醇工艺优化及评价

1,3-丙二醇主要用途是和对苯二甲酸(PTA)一起合成新型聚酯对苯二甲酸丙二醇酯(PTT),但是1,3-丙二醇的高成本制约了PTT的发展,低成本1,3-丙二醇合成工艺的研究开发工作成为国内外的热点课题之一。本文是在以甘油为底物发酵生产1,3-丙二醇的工艺路线上进行优化,使用实验室2.5 L发酵罐进行试验,研究甘油发酵过程中搅拌速度、氮气通气率、发酵时间对最终发酵液中1,3-丙二醇含量的影响,在发酵温度37℃、pH值7.0、通气率0.2 vvm、发酵时间40 h、搅拌转速400 r/min的条件下,发酵液中1,3-丙二醇的含量高达80 g/L以上,产品纯度达到99.5%以上。     

蔗糖与葡萄糖作辅助碳源对重组Klebsiella pneumoniae发酵生产 1,3-丙二醇的影响

实验研究了重组Klebsiella pneumoniae批式发酵生产1,3-丙二醇过程中辅助碳源蔗糖与葡萄糖对发酵过程的影响,对发酵工艺进行了放大,并对流加策略进行了优化. 结果表明,葡萄糖为发酵生产1,3-丙二醇的辅助碳源优于蔗糖;以重组Klebsiella pneumoniae为菌种,以葡萄糖为辅助碳源,采用指数流加策略,30 L发酵罐中1,3-丙二醇的产量最高达85.2 g/L,产率达0.63 mol/mol,比单纯以甘油为碳源分别提高37.35%和25.00%.     

发酵法生产1,3-丙二醇的高产策略

以1,3-丙二醇为单体生产的聚对苯二甲酸二醇酯是一种新型聚酯材料,具有优良的特性,是目前合成纤维新品种开发热点。1,3-丙二醇工业生产主要采用化学法合成,设备投资大、技术难度高、需要重金属催化剂、污染环境,各国都在致力于开发生物发酵法生产技术,由DuPont,Tate&Lyle,Genencor联合建立的年产10万磅的中试发酵装置已投入运转。本文详细介绍了甘油在微生物体内的代谢途径、不同菌种的代谢特点、基因工程研究进展,指出发酵法生产1,3-丙二醇的高产策略是筛选菌种、优化培养工艺、混合菌发酵、双底物发酵和构建基因工程菌。     

发酵液中1,3-丙二醇的分离工艺的研究进展

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料,通过发酵转化甘油生产1,3-丙二醇是以绿色化学为特征的,但由于发酵液成分复杂,且1,3-丙二醇具有很强的极性,导致分离困难,使1,3-丙二醇的下游分离成为发酵法产业化的关键。本文将从发酵液的预处理、粗分离和精制这3个方面对1,3-丙二醇的分离工艺进行综述。     

微生物发酵法制备1,3-丙二醇的研究进展

1,3-丙二醇是一种重要的化工原料,广泛应用于医药、化工、食品及化妆品等领域。基于绿色高效、反应条件温和及可持续发展的优势,利用现代微生物技术生产1,3-丙二醇成为了研发热点。本文从生产菌种、发酵工艺、1,3-丙二醇代谢中关键酶和制备1,3-丙二醇基因工程菌等几个方面对发酵法生产1,3-丙二醇的国内外研究现状进行了介绍,并展望了未来研究及发展趋势。     

发酵法生产1,3-丙二醇的研究进展

1,3-丙二醇是一种重要的化合物,近年来由于其用途的不断拓宽而越来越受到广泛重视。生物合成法生产1,3-丙二醇具有绿色高效、使用可再生能源等特点,是目前最具前景的生产方式。本文从发酵菌种、发酵工艺、发酵过程优化和精制提纯几个方面对发酵法生产1,3-丙二醇的研究现状进行了介绍。提出为使生物法生产1,3-丙二醇在成本上与化学法相比更具优势,在提高产量的同时应该引入新技术、新手段对发酵过程进行强化,使得过程更加精准且易于控制;同时指出综合考虑经济性与能耗问题,对发酵与分离的全过程进行整合,是今后发酵法生产1,3-丙二醇实现产业化的研究重点。     

若干因素对发酵法生产1,3-丙二醇的调控作用

利用一株新筛选的克雷伯氏肺炎杆菌(Klebsiella pneumoniae ZJU 5205)对发酵法生产1,3-丙二醇进行了研究,考察了 pH、溶氧及添加辅助底物葡萄糖对发酵过程的调控作用。实验结果表明,相比于未调控 pH 发酵,恒定 pH 值发酵得到的菌体浓度明显增高,甘油消耗加快,1,3-丙二醇的最终浓度以及甘油到丙二醇的转化率(Y_(P/S))明显提高,分别达16.39g/L和0.51mol/mol;厌氧发酵时的菌体浓度和甘油消耗速率均高于微氧发酵,但1,3-丙二醇最终浓度和转化率低于微氧发酵;添加葡萄糖为辅助底物能够有效促进菌体生长,但1,3-丙二醇最终浓度和转化率却低于以甘油为单一底物时的发酵结果。