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1,3-丙二醇产生菌的选育及其发酵研究

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第一章绪论

1.1 1,3-丙二醇理化性质

1.2 1,3-丙二醇功能和应用

1.3 1,3-丙二醇的生产及市场概况

1.4 1,3-丙二醇制备方法

1.4.1环氧乙烷羰基化法

1.4.2丙烯醛水合法

1.4.3微生物转化法

1.5微生物发酵法生产1,3-丙二醇的研究进展

1.5.1生产菌种

1.5.2 1,3-丙二醇生物合成途径

1.5.3 1,3-丙二醇生物合成途径中的关键酶

1.6发酵工艺开发与优化研究

1.6.1菌种筛选

1.6.2培养基优化

1.6.3培养条件

1.6.4培养方式

1.7产1,3-丙二醇基因工程菌的研究

1.8生物法合成1,3-丙二醇研究现状

1.9立题背景及意义

1.10课题研究内容

第二章1,3-丙二醇产生菌的诱变选育

2.1材料与方法

2.1.1实验材料

2.1.2培养基

2.1.3培养方法

2.1.4分析方法

2.1.5诱变方法

2.1.6酶活测定方法

2.1.7 SDS-PAGE电泳方法

2.2结果与讨论

2.2.1出发菌株生长曲线

2.2.2紫外诱变致死率选择

2.2.3紫外诱变初筛

2.2.4紫外诱变复筛

2.2.5复合诱变条件

2.2.6复合诱变复筛

2.2.7产量性状稳定性实验

2.2.8上罐实验

2.2.9出发菌株和突变株全细胞蛋白SDS-PAGE电泳分析

2.2.10出发菌株和突变株还原途径酶活性变化

2.3本章小结

第三章Klebsiella sp.突变株发酵产1,3-丙二醇培养基优化

3.1材料与方法

3.1.1实验材料

3.1.2培养基

3.1.3培养方法

3.1.4分析方法

3.2结果与讨论

3.2.1初始甘油浓度对突变株发酵的影响

3.2.2维生素B12浓度对突变株的影响

3.2.3磷酸二氢钾浓度对突变株发酵的影响

3.2.4酵母膏浓度对突变株发酵的影响

3.2.5硫酸镁的浓度对突变株发酵的影响

3.2.6柠檬酸的浓度对突变株发酵的影响

3.2.7正交优化实验结果与分析

3.2.8 Klebsiella sp.突变株优化培养基前后发酵特性

3.3本章小结

第四章添加辅助因子对Klebsiella sp.突变株产1,3-丙二醇的影响

4.1材料与方法

4.1.1实验材料

4.1.2培养基

4.1.3培养方法

4.1.4分析方法

4.2结果与讨论

4.2.1不同还原剂对1,3-丙二醇合成的影响

4.2.2维生素C对1,3-PD合成及菌体生长影响

4.2.3维生素C对副产物合成的影响

4.2.4发酵初期添加ATP对1,3-PD合成及菌体生长影响

4.2.5发酵初期添加ATP对副产物合成的影响

4.2.6发酵不同阶段添加ATP对1,3-PD合成及菌体生长影响

4.3本章小结

第五章结论与展望

5.1主要结论

5.2课题展望

致谢

参考文献

附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文

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摘要

1,3-丙二醇是目前国际上公认的六大石化新产品之一,其主要功能是作为合成聚酯、聚醚和聚亚氨酯的单体。1,3-丙二醇的生产方法有化学合成法和微生物转化法。微生物转化法生产1,3-丙二醇具有显著的优点,成为当前的研究热点。 本研究以产1,3-丙二醇(1,3-PD)克雷伯氏杆菌(Klebsiellasp.)为出发菌株,采用紫外诱变,结合0.5mg/mL亚硝基胍和超声波(200W,50kHz,20min)复合诱变选育获得一株1,3-丙二醇高产突变株。在批次发酵中,该突变株产1,3-丙二醇能力提高36.72%,达23.31g/L。变异株经10次传代培养,发酵能力稳定。突变株副产物乙醇产量降低,副产物乙酸产量略有增加。酶量未发现有明显变化,甘油脱水酶活性提高约21%,1,3-PD氧化还原酶活性有所提高。 采用单因素实验初步优化Klebsiellasp.突变株产1,3-丙二醇发酵工艺,分别考察了不同浓度的甘油、磷酸二氢钾、酵母膏等因素对Klebsiellasp.突变株发酵的影响。通过正交实验进一步优化了Klebsiellasp.突变株发酵培养基,其适宜组成为:甘油60g/L、磷酸二氢钾3g/L、酵母膏6g/L、七水硫酸镁1g/L。在摇瓶发酵中,1,3-丙二醇的产量达到27.03g/L,比优化前提高了约9.92%。 探讨了外源添加(VC、GSH、Cys、DTT)还原剂对Klebsiellasp.突变株合成1,3-丙二醇影响。添加0.35mmol/LDTT、0.35mmol/LCys、0.45mmol/LGSH,1,3-PD的产量分别能达到29.77g/L、29.32g/L、29.87g/L,均高于参照27.01g/L。考察外源添加VC发酵过程变化,添加0.25mmol/L的VC对1,3-PD的产量影响最大,达30.01g/L较对照提高11.11%;VC添加提高了副产物乙酸、乙醇浓度,添加0.25mmol/L副产物乙酸、乙醇分别较对照提高3.77%、3.35%;添加VC对菌体生长有抑制作用,单位菌体产1,3-PD效率提高。 考察添加ATP对Klebsiellasp.突变株合成1,3-PD的影响。结果表明:添加ATP对菌体生长有明显抑制作用,添加0.04g/L的ATP对菌体抑制作用最大,较对照降低了26.5%。添加0.06g/LATP1,3-PD终浓度较参照提高11.26%,达30.05g/L。添加ATP提高单位细胞催化效率。添加ATP促进副产物乙酸的合成,添加0.06g/LATP,发酵结束,乙酸浓度较对照高8.7%。在发酵的不同阶段(0h、4h、18h),分别向3组摇瓶添加相同浓度(0.06g/L)ATP,4h添加ATP1,3-PD终浓度最高,达30.13g/L,较对照提高11.26%。Oh添加ATP的摇瓶1,3-PD/OD值最大,较对照提高25.84%。

著录项

  • 作者

    王扬;

  • 作者单位

    江南大学;

  • 授予单位 江南大学;
  • 学科 发酵工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 方慧英,诸葛斌;
  • 年度 2008
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 原料;
  • 关键词

    丙二醇; 产生菌; 选育; 发酵;

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