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1、1，3-丙二醇发酵过程中pH调控策略研究第29卷第3期2007年3月武汉理工大学JOURNALOFWUflANUNIVERSlTYOFTECHN0IDGYVo1.29No.3Mar.20071,3.丙二醇发酵过程中pH调控策略研究纪晓俊,黄和,朱建国,高振,周慧(南京工业大学制药与生命科学学院,南京210009)摘要:研究发现克雷伯氏肺炎杆菌利用甘油发酵产1,3一丙二醇过程中,发酵液的pH呈下降趋势,不仅影响了细胞的生长而且限制了1,3一丙二醇产量的提高.通过添加甘油和氨水的混合物维持恒定的pH提高了1,3一丙二醇的产量和转化率,但进一步研究发现不同pH条件下
2、,副产物的组成明显不同,当pH为7.1—8.0时主要副产物是乳酸,而当DH为5.0—6.0时主要副产物是2,3一丁二醇.因此针对菌体细胞代谢对外界pH的不同应激效应,在补料过程中采取了pH波动的调控策略,通过控制底物甘油和氨水的比例和流加速率使发酵液的pH在6.3—7.3之间周期性地波动,最终2种主要副产物的量显着降低,1,3一丙二醇最大质量浓度高达70g/L.关键词:1,3一丙二醇;克雷伯氏肺炎杆菌;甘油;分批补料;pH波动中图分类号:TQ923文献标志码:A文章编号:1671—4431(2007)03—0075—04ResearchonpHControlS
3、trategyintheBioconversionofGlycerolto1.3-PropanedioiJIXiao-jun,HUANGHe,ZHUJian—guo,GAOZhen,ZHOUHui(CollegeofLifeScienceandPharmacy,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,China)Abstract:Thefermentationprocessof1,3-propanediol(1,3一PD)byKlebsiellapneumoniaewithglycerolaSsubstrateW
4、aSresearchedbothinbatchandfed—batchsystem.ThedecliningpHduringthiscourseledtoagreatmanydisadvantagestothegrowthofmicroorganism,andhadanegativeeffectontheproductionof1,3一PD.Inordertoincrease1,3一PDyieldandtore—ducebyproductformation,experimentswereconductedinwhichdifferentratiosofammo
5、niaandglycerolmixtureswereusedforpHcontrolaSwellasforsupplementationofglycero1.Duringthiscourse,animportantphenomenonwasnoticedinthattheyieldoftwomainbyproducts,2,3-butanediolandlactate,werecloselyrelatedtopH.WhenpHwasat5,0to6,0,themainbyproductWaS2,3-butanediol,however,whenpHWaSat7
6、.1to8.0,themajorbyproductchangedtobelactate.BasedonthedifferentpHeffectonthecompositionofthebyproductsinthebroth,akindofpHcontrolstrategywasappliedduringwhichpHfluctuatedbetween6.3and7.3periodicallyandat1astthemaximumconcentrationof1,3-PDreached70g/L.Keywords:1,3-propanediol;Klebsie
7、llapneumoniae;glycerol;fed—batch;pHfluctuation1,3一丙二醇(1,3一propanediol,1,3一PD)是新型聚酯材料——聚对苯二甲酸丙二醇酯(简称fyIvr)的单体之一,fyIvr具有许多独特的性质,因此受到世界各国的广泛重视l1J.目前1,3一丙二醇的生产方法有环氧乙烷合成法,丙烯醛合成法和微生物发酵法.微生物发酵法生产1,3一丙二醇具有原材料来源广泛,环境污染小,可利用再生资源等优点,并符合可持续发展的需要,越来越受到人们的重视l2'3J.微生物以甘油为底物发酵产1,3一丙二醇过程中,因代谢过程复杂,发酵
8、液中通常含有较多的副产物,这些副产物的
