1,3-丙二醇（簡稱1,3-PDO）是一種重要的化工原料,目前最受關(guān)注的是作為單體用于合成聚對苯二甲酸丙二醇酯（PTT）等高分子材料。1,3-PDO的生產(chǎn)方法包括化學(xué)合成法以及生物合成法,由于石化資源的逐漸短缺,生物法生產(chǎn)1,3-PDO成為了研究熱點。本論文以能夠代謝甘油發(fā)酵生產(chǎn)1,3-PDO的Klebsiella pueumouia 2-1為出發(fā)菌株,從生產(chǎn)工藝和代謝途徑改造等方面進行了以下研究工作。1)優(yōu)化了固定化Klebsiella pueumouia 2-1細胞發(fā)酵產(chǎn)1,3-丙二醇工藝。通過單因素分析和對比的方式,確定了聚乙烯醇-纖維素作為固定化細胞的復(fù)合載體材料,研究結(jié)果表明,添加了纖維素的固定化顆粒無論是在機械強度還是發(fā)酵強度方面都有較大的提升,并且進一步明確了聚乙烯醇-纖維素固定化的最佳條件,聚乙烯醇溶液的濃度為10%（w/v）,再生纖維素溶液的添加量為5%（w/v）,二次交聯(lián)時間為10h。首批100m L三角瓶厭氧發(fā)酵與游離菌體相比,1,3-PDO的終產(chǎn)量提高了13.3%,且固定化細胞連續(xù)發(fā)酵時,固定化細胞發(fā)生了輕微的溶脹形變,同時發(fā)酵強度也無明顯降低,故具備較高強度發(fā)... 

【文章來源】：齊魯工業(yè)大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

甘油的代謝途徑Fig1.1Metabolicpathwayofglycerol

第1章緒論8的網(wǎng)絡(luò)空間中，這也是普遍使用的方法之一[40]。載體材料的特點是必須有一定的網(wǎng)絡(luò)孔徑，這樣營養(yǎng)物質(zhì)才能夠自由地進入，同時也不會影響目的產(chǎn)物的流出，所以一般情況下傳質(zhì)效率不會受到影響。包埋法可分為凝膠包埋法（在各種凝膠內(nèi)部的微孔中包裹細胞）和微膠囊化法（菌體細胞被各種高分子聚合物制成的小球所包埋，形成固定化膠囊）。載體材料的選擇條件：輕易不被微生物分解利用，傳質(zhì)性能優(yōu)良，穩(wěn)定性強，成本低。海藻酸鈣、瓊脂、明膠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、殼聚糖等均是使用較普遍的載體材料[41]。包埋法具有良好的發(fā)酵性能，操作條件簡單，發(fā)酵產(chǎn)物和發(fā)酵液更容易被分離，以聚丙烯酰胺固定化酶為例，操作流程如圖1.2所示。圖1.2用聚丙烯酰胺固定化酶的流程Fig1.2Procedureforimmobilizingenzymewithpolyacrylamide(3)離子共價交聯(lián)法離子共價交聯(lián)法是指在包含多功能基團的載體與細胞之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)后，形成共價鍵并形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使細菌細胞與載體結(jié)合。而常見的交聯(lián)劑包括戊二醛（使用廣泛），六亞甲基二胺，馬來酸酐，二偶氮苯。然而，大多數(shù)交聯(lián)劑會損傷細胞的活性[41]，同時，交聯(lián)反應(yīng)更多是在嚴酷條件下進行，細胞的活性也會受到反應(yīng)條件的影響。(4)膜截留固定化技術(shù)利用生物膜（中空纖維膜、半透膜、超濾膜等）將微生物細胞阻擋在膜上，此時，細菌被控制在特定區(qū)域發(fā)酵。同時，也可以根據(jù)實驗的進展，調(diào)整底物的吸收和產(chǎn)物的擴散。這種固定化方式的優(yōu)點在于容易操作，可控性較強，基本不會損傷菌體細胞。但是不足之處就是生物膜容易發(fā)生堵塞和污染，而且生物膜制作的成本較高，解決以上問題將是今后研究的方向之一[42]。

齊魯工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文13第2章克雷伯氏菌細胞的固定化研究2.1引言聚乙烯醇-硼酸交聯(lián)細菌包埋法是一種操作簡單且成本低廉的固定化方法，通過這種方法生產(chǎn)的固定化顆粒，機械強度較高，生物相容性好，廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域。但是，在發(fā)酵過程中，固定化顆粒的吸水性很強，使用過程中會出現(xiàn)相互粘連，體積膨脹以及溶解在發(fā)酵培養(yǎng)基中的現(xiàn)象。固定化顆粒的這些問題是由于聚乙烯醇與飽和硼酸發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)時，硼酸中的3個羥基只有2個參加了該反應(yīng)，所以在固定化顆粒中就會保留親水基團羥基，而造成這些問題的主要原因是聚乙烯醇中的羥基未與飽和硼酸完全反應(yīng)。目前，針對這一缺點，很多研究學(xué)者通過添加活性炭、瓊脂、高嶺土、海藻酸鈉等物質(zhì)來進行改性，這些添加劑對于解決溶脹問題有一定的作用，但機械強度依舊偏低。纖維素在地球上擁有最大的存儲容量，被視為珍貴的可再生資源之一。以此作為固定化載體的研究并不多見，故本課題選擇使用聚乙烯醇（PVA）和纖維素作為固定化載體的原材料，通過對復(fù)合材料的處理，對Klebsiellapueumouia2-1以包埋的形式進行固定化，來研究固定化細胞發(fā)酵生產(chǎn)1,3-PDO的產(chǎn)量、固定化顆粒在連續(xù)發(fā)酵過程中形態(tài)的變化以及菌體泄漏的情況。2.2實驗材料與設(shè)備2.2.1主要試劑及菌種來源菌種為克雷伯氏菌Klebsiellapueumouia2-1，由生物基材料與綠色造紙國家重點實驗室篩選并保藏，該菌的菌落形態(tài)如圖2.1所示。圖2.1Klebsiellapneumonia2-1的菌落形態(tài)Fig2.1ColonymorphologyofKlebsiellapneumonia2-1

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3139138