究报告
DOL:10.13995/j.cnki.IH-1802/ts.201601002
以右旋糖酐发酵废液为原料发酵生产
丁二酸查鑫华,郑璞,陈鹏程',魏哲2
1(江南大学生物工程学院,⊥业生物技术教育部重点实验室,江苏无锅,21412
2(山东金洋药业有限公司,山东淄博,255100)
摘要以右旋醬酐发醇废液为原料利用猇珀酸放线杆菌发酵生产
丁二酸,在比较不同糖浓度废液对发酵产酸
影响的基础上,通过 Plackett- Burman试验选出对摇施发酵产丁二酸的主要影响因素NaH2PO4·2H2O,并朋单
因素试验确定其最适质量浓度为2.8g/L。在3工发酵罐上进行分批发酶和补料分批发酵,以60g/L初糖质量
浓度的右旋糖酐发酵废液为嘰源,分批发酵46.8h产丁二醱40.5gy/L;柔用30g/L禛萄糖为起始发酵培养基的
碳源,后续补加浓縮右旋糖厨发废液的方式进行补料分批发酵,丁二酸质量泫度达到5.0g/L,生产强度1
(L?h),檩酸转化率为0.83g/g。结果表明:以右旋糖酐发酵皮液为原料发酵生产丁二酸,为解决废波处理排放
提供了新途径,具有良好的应用前景
关键词右嫙醬酐发酵赅液;培养基优化;补料分批发酵;了二酸
右旋糖酐发酵废液(WFBD)是生物法生产右旋基的优化、补料分批发酵工艺,以期为解决右旋糖酐
糖酐过程中提取产物之后剩下的发酵液,一般被作为发酵废液的处理提供新途径,实现其废物利用的价
工业废水进行环保处理,但给企业增加额外的环保处值,同时也能进一步降低生物基丁二酸的生产成本
理费用。右旋糖酐是一种高分子
葡萄糖聚合物,是最
材料与方法
早使用和得到公认的一种优良血浆代用品,在医药
食品和石油等方面都有着广泛的应用。右旋糖1.1材料
也是世界上第一个工业化生产的微生物多糖,高浓度
1菌种
蔗糖通过肠膜岄串珠菌发酵,牛成高分子葡萄糖槳合
號珀酸放线杄菌( Actinobacillus succinogenes)
物,再经过精制处理得到不同分子量的右旋糖酐产 CCTCC M2012036,由本实验室自主節选诱变得到,保
品2。右旋糖酐发酵废液中存在较高浓度的果糖和藏丁中国典型培养物保藏中心( CCTCC)
少量葡萄糖,人们尝试了从发酵废液中提取果糖
1.1.2原料
发酵生产饲用复合酶制剂“、发酵生产
衣康酸等
右旋糖酐发酵废液由山东金洋药业有限公司提
方面的研究。
供,原废液浓缩4倍后葡萄糖14.9±0.3g/L,果糖
丁二酸是一种重要的C。平台化合物,目前已广
92.7土0.5g/L
1.1.3培养基
泛应用于食品、医药、农业等领域°,在将来还可作
种子培养基参见文献[11]。
为生产可降解塑料聚丁二酸丁二醇硝(PBS)、聚酯多
发酵培养基(除碳源外)参见文献[11]。
元醇、增塑剂、聚氨廂和原材料型化学产品1,4-丁二1.2方法
醇的基础材料,应用前景十分广阔”。琥珀酸放线1.2.1发酵方法
杆菌具有利用多种碳源(葡萄糖、果糖、木糖、蔗糖
摇瓶发酵:以右旋糖酐发酵废液为母液,补加发
等)发酵生产丁二酸的特性。本文首次报道了利醵培养基中其他成分,配制总
还原糖(葡萄糖+果
用右旋糖酐发酵废液发酵生产丁二酸,涉及发酵培养糖)质量浓度60g/L的发酵培养基,分装体积25
mnL,121℃火南20min,接种量4%(体积分数),38℃
第一作者:硕上研究生(郑璞教授为通讯作者,E-mail: zhengpu
下CO2环境中厌氧培养48h,分析发酵液中糖及有机
基金项日:江苏省产学研项目(2015BY2015019-37);国家863酸含量
文持项月(2006AAO27235)
不同比例葡萄糖与果糖的WFBD组和模拟组的
收稿日期:2015-09-30,改回日期:2015-10-12
对照试验:WFBD组以右旋糖酐发酵废液为母液,添
20?6年第42第1期(起第37期)7
万方数据
食品与发常工业「 FOOD AND FERMENTATON NDUSTRIES
加外源葡萄糖配制发酵培养基,果糖(g/L)/葡萄糖糖质量浓度在10~15g/L(A)。②以30g/L葡萄糖
(g/L)分别设置50:10、45:15、40:20、35:25和30:30为碳源配制发酵培养基,待发酵液中葡萄糖消耗至
五个比例梯度;模拟组中完全不使用右旋糖酐发酵废10g/L左右间歇流加还原糖浓度约300g/L的浓缩
液,以纯果糖和葡萄糖作为碳源配制发酵培养基,果右旋糖酐发酵废液,控制总糖质量浓度在30g/L以
糖与葡萄糖的比例设置同于WFBD组。
下(B)。
发酵罐分批发酵:装液量1.6L,接种量10%1.2.2 Plackett- Burman(PB)试验设计
(体积分数),温度38℃,转速200r/min,发酵过程中
使用 MIINITAB软件设计9因素PB试验2l
以MgC02控制pH6.0~-6.5、定时取样,分析发酵液原发酵培养基组分浓度作为低水平,高水平选取低水
中糖及有机酸含量。
平浓度的1,25倍,培养基配制及发酵方法如1.2.1
发酵罐补料分批发酵(两种不同补料方式):摇瓶发酵所示,以最终丁二酸产量作为效应值,设计
①以右旋糖酐发酵废液为碳源配制发酵培养基,初始试验次数20次,增加两次中心点试验以利于误差分
还原糖质量浓度约50/L,随着发酵进行缓慢流加析,则总试验次数为22次,试验设计如表1所示
500g/L高质量浓度外源葡萄糖,控制发酵液中葡萄
表1 Plackett-Bu
试验设计
Table 1 Design of Plackett-burman experiment
dgc
编号
玉米浆
生物素
NACI
叶酸无水
Lac?
Na S
2H2(0
3H,0
6120
25.0
5.3
38.6
0
37.6
27,1
28.0
注:每组数据平行3次,取平均值
1.2.3分析方法
发酵培养基,考察发酵废液的糖浓度对丁二酸发酵的
菌体浓度测量采用比浊法,糖及有机酸的测影响,结果如表2所示。随着初始糖浓度的增加,菌
量采用高效液相色谱法
体OD值、丁二酸产量和糖酸转化率均呈现出先升后
降的趋势,当初始糖浓度为60g/L吋,丁二酸产量为
结果与讨论
35.3g/L,糖酸转化率达到最高值0.65g/g,而当初
2.1不同发酵废液糖滚度对摇瓶发酵产丁二酸的影始糖浓度高于60gL时,糖酸转化率则开始下降,残
向
糖增加,同时菌体0D值也处于下降趋势,这说明高
以右旋糖酐发酵废液来配制不同初始糖浓度的浓度的初糖会抑制琥珀酸放线杆菌的生长及产酸,这
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