1,3-丙二醇（簡(jiǎn)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(duì)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(diǎn)。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(jìn)行了以下研究工作。1)優(yōu)化了固定化Klebsiella pueumouia 2-1細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)1,3-丙二醇工藝。通過(guò)單因素分析和對(duì)比的方式,確定了聚乙烯醇-纖維素作為固定化細(xì)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(wú)論是在機(jī)械強(qiáng)度還是發(fā)酵強(qiáng)度方面都有較大的提升,并且進(jìn)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(shí)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(xì)胞連續(xù)發(fā)酵時(shí),固定化細(xì)胞發(fā)生了輕微的溶脹形變,同時(shí)發(fā)酵強(qiáng)度也無(wú)明顯降低,故具備較高強(qiáng)度發(fā)... 

【文章來(lái)源】：齊魯工業(yè)大學(xué)山東省

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【學(xué)位級(jí)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(diǎn)是必須有一定的網(wǎng)絡(luò)孔徑，這樣營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)才能夠自由地進(jìn)入，同時(shí)也不會(huì)影響目的產(chǎn)物的流出，所以一般情況下傳質(zhì)效率不會(huì)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(xì)胞）和微膠囊化法（菌體細(xì)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(qiáng)，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(jiǎn)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(jià)交聯(lián)法離子共價(jià)交聯(lián)法是指在包含多功能基團(tuán)的載體與細(xì)胞之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)后，形成共價(jià)鍵并形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而使細(xì)菌細(xì)胞與載體結(jié)合。而常見(jiàn)的交聯(lián)劑包括戊二醛（使用廣泛），六亞甲基二胺，馬來(lái)酸酐，二偶氮苯。然而，大多數(shù)交聯(lián)劑會(huì)損傷細(xì)胞的活性[41]，同時(shí)，交聯(lián)反應(yīng)更多是在嚴(yán)酷條件下進(jìn)行，細(xì)胞的活性也會(huì)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(xì)胞阻擋在膜上，此時(shí)，細(xì)菌被控制在特定區(qū)域發(fā)酵。同時(shí)，也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展，調(diào)整底物的吸收和產(chǎn)物的擴(kuò)散。這種固定化方式的優(yōu)點(diǎn)在于容易操作，可控性較強(qiáng)，基本不會(huì)損傷菌體細(xì)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(wèn)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(xì)胞的固定化研究2.1引言聚乙烯醇-硼酸交聯(lián)細(xì)菌包埋法是一種操作簡(jiǎn)單且成本低廉的固定化方法，通過(guò)這種方法生產(chǎn)的固定化顆粒，機(jī)械強(qiáng)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(guò)程中，固定化顆粒的吸水性很強(qiáng)，使用過(guò)程中會(huì)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(wèn)題是由于聚乙烯醇與飽和硼酸發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)時(shí)，硼酸中的3個(gè)羥基只有2個(gè)參加了該反應(yīng)，所以在固定化顆粒中就會(huì)保留親水基團(tuán)羥基，而造成這些問(wèn)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(duì)這一缺點(diǎn)，很多研究學(xué)者通過(guò)添加活性炭、瓊脂、高嶺土、海藻酸鈉等物質(zhì)來(lái)進(jìn)行改性，這些添加劑對(duì)于解決溶脹問(wèn)題有一定的作用，但機(jī)械強(qiáng)度依舊偏低。纖維素在地球上擁有最大的存儲(chǔ)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(jiàn)，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(guò)對(duì)復(fù)合材料的處理，對(duì)Klebsiellapueumouia2-1以包埋的形式進(jìn)行固定化，來(lái)研究固定化細(xì)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(guò)程中形態(tài)的變化以及菌體泄漏的情況。2.2實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備2.2.1主要試劑及菌種來(lái)源菌種為克雷伯氏菌Klebsiellapueumouia2-1，由生物基材料與綠色造紙國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3139138