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。     

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。     

甘油生产1,3-丙二醇发酵工艺优化研究

1,3-丙二醇是合成聚对苯二甲酸丙二醇酯的基础原料,利用甘油进行微生物发酵生产1,3-丙二醇的生物炼制技术具有广阔的应用前景。以克雷伯氏肺炎杆菌为出发菌种,对菌种保藏方式、发酵体系环境、氮气通气比、p H中和剂以及甘油品质等发酵工艺进行了优化研究。实验结果表明,在较优的工艺条件下,1,3-丙二醇产量可达103.38 g/L。     

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。     

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。     

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%.     

分段通气对Klebsiella pneumoniae生产1,3-丙二醇关键酶和辅酶的影响

通过考察1,3-丙二醇合成中关键酶、辅酶的变化,研究了分段通入空气对Klebsiella pneumoniae厌氧发酵生产1,3-丙二醇的影响. 与对照组相比,在发酵前期(12 h)通入空气4 h后,甘油脱氢酶酶活提高1.5倍,1,3-丙二醇氧化还原酶酶活提高18%,1,3-丙二醇浓度提高16%;发酵后期(28和48 h)通入空气后,甘油脱氢酶酶活不变,1,3-丙二醇氧化还原酶酶活下降,1,3-丙二醇浓度降低. 发酵前期,通气对辅酶NADH和NAD的浓度无影响;发酵后期,菌体生长停滞,辅酶的浓度也随之下降.     

代谢工程在发酵甘油产1,3-丙二醇中的应用进展

文章在介绍1,3-丙二醇代谢途径和关键酶的基础上,综述了代谢工程在发酵甘油产1,3-丙二醇中的应用进展,主要包括在原始生产菌中过表达关键酶、阻断副产物的代谢途径以及构建辅酶再生系统,并展望了1,3-丙二醇发酵生产的前景。     

两段双底物发酵生产1,3–丙二醇

利用Klebsiella pneumoniae生长与催化耦合的特点，将好氧生长与厌氧转化两个过程耦合，开发了两段双底物发酵生产1,3-丙二醇的新工艺，并对其工艺特点进行了初步研究. 结果表明，采用两段双底物发酵工艺，发酵过程菌体浓度明显高于传统的厌氧转化工艺，OD650最大值达到9.37，发酵60 h, 1,3-丙二醇的浓度达到50.16 g/L，生成速率达0.836 g/(L×h)，比传统工艺提高了45%.     

同步闪蒸汽提发酵制乙醇

为提高乙醇生产发酵强度,提出了同步汽提闪蒸乙醇发酵新过程。该过程集合了闪蒸发酵和汽提发酵的优点,在发酵的同时能更有效地在位分离乙醇,从而提高发酵强度。通过与普通发酵、闪蒸发酵、汽提发酵等过程进行间歇实验比较,同步闪蒸汽提发酵过程具有发酵强度高的优势;而且,采用耐高温酵母高温发酵、提高通气量、闪蒸罐的进料流速可进一步提高其发酵强度。该过程简单、高效,具有工业应用的潜力。     

发酵抑制物对葡萄糖发酵产乙醇的影响

在纤维素乙醇研究中,木质纤维原料在酸性预处理过程中会产生甲酸、乙酸、乙酰丙酸、糠醛和5-羟甲基糠醛等发酵抑制物,这些发酵抑制物会影响葡萄糖发酵生产乙醇的收率。本文考察了发酵液中各种发酵抑制物含量对高温超级酿酒酵母发酵乙醇收率的影响。研究结果表明,多种发酵抑制物的协同作用对乙醇发酵的影响要高于单一种类发酵抑制物对乙醇发酵的影响。发酵液中发酵抑制物总量一般控制在3.0g/L以内时,对葡萄糖发酵生产乙醇的抑制作用不明显。     

农业秸秆湿干两级厌氧发酵制沼气技术

干式发酵过程由于需水量少而成为目前国内外沼气行业的一个重要发展趋势,但是干式发酵存在启动慢和传质不均匀的局限性。采用湿式发酵作为干式发酵的接种启动阶段,将湿式和干式联合,从而力求解决干式发酵的局限性,发展出湿干结合的两级厌氧发酵产沼气工艺,以提高干式发酵技术的效率。采用秸秆为底物进行两级厌氧发酵,考察了第一级湿式发酵时间对后续干式发酵的影响。设置3、5、10、15和25 d五个不同湿式发酵周期进行实验,结果表明,湿式发酵周期为10、15和25 d实验组的累计两级甲烷产气能力相当,分别为218.63、219.44和218.85 ml·（g VS）^-1,3 d[208.17 ml·（g VS）^-1]和5 d[185.83 ml·（g VS）^-1]实验组产气量均较低。从产气量、降解程度和实际工艺等角度综合分析得出,湿式发酵周期为10 d之后转入第二级干法发酵效果最佳。动力学拟合分析表明,RC（reaction curve）模型较GM（Modified Gompertz）和LM（Modified Logistic）模型更适用于本实验研究的厌氧发酵过程的数据模拟。     

乙醇发酵原位分离产物耦合方法研究进展

乙醇发酵过程存在明显的产物抑制现象,严重制约了乙醇产率的提高。乙醇发酵与产物分离的耦合可有效解决这一难题,目前乙醇发酵耦合产物分离的方法主要有乙醇气提发酵、乙醇真空发酵、乙醇吸附发酵、乙醇萃取发酵、乙醇膜分离发酵等。作者主要概述了各种乙醇发酵耦合产物分离方法的研究进展,并对今后乙醇发酵耦合产物分离研究开发提出了展望。     

枸杞发酵液的抗衰老活性和皮肤安全性研究

采用枸杞为原料,德氏乳杆菌为菌种进行发酵获得枸杞发酵液。对枸杞发酵液的生理生化性质与成分进行检测,通过自由基清除实验与成纤维细胞增殖实验对枸杞发酵液的抗衰老活性进行检测,利用人体斑贴实验对枸杞发酵液的安全性进行评估。实验结果表明,枸杞发酵液为黏稠弱酸性液体,主要成分是多糖,具有较强的清除DPPH自由基和羟自由基的能力,在一定体积分数内可促进成纤维细胞增殖。     

有机酸萃取发酵过程的研究进展

萃取发酵是解决发酵过程中的产物抑制 ,提高产率及转化率的有效手段。本文以有机酸的萃取发酵过程为例 ,介绍了萃取发酵过程的特点、溶剂毒性对细胞生长的影响、萃取剂的选择和操作条件的选优等方面的研究进展 ,讨论了分步发酵的特点及萃取发酵过程的问题     

乙醇浓醪发酵技术研究进展

乙醇浓醪发酵具有高细胞密度、高产物浓度和高生产速率等特点,是乙醇工业的发展目标和方向。采用乙醇浓醪发酵技术,具有节约工艺用水、提高设备利用率、降低能耗等优势,是提高乙醇发酵工业效益的重要途径。研究乙醇浓醪发酵具有十分重要的现实意义。本文综述了乙醇浓醪发酵技术研究进展,介绍了乙醇浓醪发酵定义、优势以及影响乙醇浓醪发酵的因素。指出降低发酵醪液黏度、筛选高耐性酿酒酵母、改变发酵工艺模式、添加适宜酶制剂以及营养物质是实现乙醇浓醪发酵技术的主要途径,其中筛选高耐性的酿酒酵母是实现乙醇浓醪发酵技术的关键。     

Bt固态发酵条件的研究进展

苏云金芽孢杆菌制剂是目前世界上产、销量较大的一种生物农药,其发酵过程则是工业生产的关键步骤,固体发酵以其巨大的优越性正在逐步替代深层液体发酵。影响Bt固态发酵的一系列条件在文章中得到阐述。     

厌氧与光合微生物联合制氢工艺实验研究

利用厌氧细菌暗发酵产氢和光合细菌光发酵产氢的优势和互补协同作用而联合起来的两步法制氢,探讨不同底物浓度对厌氧发酵阶段产氢的影响、厌氧发酵时间对产氢发酵过程的影响;光合微生物发酵随发酵时间的产氢情况。结果表明,葡萄糖浓度对厌氧生物产氢有很大的影响, 15 g/L 的葡萄糖浓度有较好的产氢量。葡萄糖利用率和挥发性脂肪酸的总量随厌氧发酵时间的变化情况表明,在厌氧发酵阶段,以葡萄糖为底物,最佳的葡萄糖浓度为 15 g/L。在 37 h 的葡萄糖利用率达到 72.08%,挥发性脂肪酸总量达到 9 326.3 mg/L,每克葡萄糖累计产氢量为 182 mL。在厌氧发酵时间 37 h 时把厌氧发酵的产物移到光合发酵反应器,接种位于生长对数期的光合细菌群,调节培养液的pH值和加入光源进行光合产氢,88 h 时每克葡萄糖累计产氢达到 352 mL,两步联合制氢每克葡萄糖累计产氢量共可达到 534 mL。     

两种碱性pH调节剂对1,3-丙二醇发酵过程的影响

氢氧化钠、氢氧化钙作为碱性pH调节剂,被广泛应用于发酵行业。两种pH调节剂在发酵过程中形成的有机酸盐,其溶解性存在显著差异,从而间接影响发酵过程。本文重点考察了两种碱性pH调节剂对1,3-丙二醇发酵过程的影响,通过发酵液渗透压、尾气组成、发酵周期、生产强度等过程参数的试验考察,分析了可溶性强碱作为pH调节剂不利于1,3-丙二醇发酵的原因,并且在以氢氧化钠作为pH调节剂的发酵体系中,考察了区间厌氧发酵方案的可行性。从氢氧化钠pH调控下的发酵周期来看,约21h后转入发酵末期,发酵活跃期相对较短,因此缩短发酵周期,有利于提高平均生产强度。另外,通过区间厌氧通气方案,能够进一步减少氮气使用量,提高该工艺的经济性。