鼠李糖脂发酵分离工艺研究

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1、鼠李糖脂发酵分离工艺研究StudyontheFermentationandSeparationProcessofRhamnolipid学科专业：生物化工研究生：朱零青指导教师：卢文玉副教授天津大学化工学院二零一二年六月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者

2、完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要鼠李糖脂为生物表面活性剂中较为常用的一种，以其优越的表面活性有着广阔的应用前景，其特性包括低毒性、高生物降解性及环境友好。本实验使用铜绿假单胞杆菌发酵鼠李糖脂，在摇瓶发酵培养的基础上对培养条件进行了优化，确定了最佳培养基组成，氮源浓度、磷源浓度、微量元素用量分别为3.

3、2g/L、13.76g/L和5.17mL，理论的最大产量为8.48g/L。在5L罐发酵的基础上，进行了不同转速下的间歇发酵，找出了满足好氧发酵的最适转速。同时对鼠李糖脂的发酵工艺进行了改进，通过pH的分段控制，使底物更多的由菌体增殖向产物生产方向利用，产量相较之前提高了20%，在此基础上对间歇发酵的发酵动力学进行了研究，建立了菌体生长、产物生成以及底物消耗的发酵动力学模型，并能很好的模拟发酵过程。通过分析发酵动力的方程，可以预测在补料下产量能有进一步的提升。最终通过优化的发酵工艺并在补料发酵下，鼠李糖脂产量达到了70.56g/L，较之前提高了1.93倍。建立了稳定的中试发酵工艺及分离工艺，

4、包括：采用10%的接种量逐级放大、原位蒸汽灭菌、增加多级种子培养工艺、其补料的时间点从原来5L罐水平的24h，48h，72h调整为20h，40h，60h等。采用二次蒸馏工艺（大规模分离工艺）及膜分离（高纯度分离工艺）提取分离鼠李糖脂。最终的发酵产量很好的维持了之前的优化结果，达到70g/L。使用液质联用仪分析鼠李糖脂样品的组分。鼠李糖脂样品经分析后，其共含有54种同系物，并找出四类同系物的一般代表结构。鼠李糖脂样品各同系物类型含量具体为：双糖单脂1.18%；双糖双脂29.95%；单糖单脂2.43%；单糖双脂53.04%；杂质13.4%。关键词：鼠李糖脂铜绿假单胞杆菌发酵分离ABSTRACT

5、Rhamnolipidsfindbroadapplicationsasnaturalsurfactants,emulsifiers,andantibioticsbecauseoftheirlowtoxicity,highbiodegradabilityandenvironmentalsoundness.Thebestinitialconcentrationofnitrogensource,phosphorussource,traceelementsrespectivelywas3.2g/L,13.76g/L,5.17mL,andthefinalfermentationyieldreache

6、d8.854g/Lbasedontheshakingflaskfermentation.ApHstage-controlledprocessoffermentationofrhamnolipidsbyPseudomonasaeruginosaO-2-2wasestablished.Ayieldof24.06g/Linbatchfermentationwasachievedina5-Lfermentorviatheoptimizationofstirringspeed.BycontrollingpH,rhamnolipidproductionwasincreasedto28.8g/L,ani

7、mprovementof19.7%,andmoresubstratewasconvertedtorhamnolipidsratherthantobiomass.Fermentationkineticsmodelsforcellgrowth,productsynthesisandsubstrateconsumptionbasedonthepHstage-controlledfermentationindicatedthat