1、1，3-丙二醇(1，3-PD)是一種重要的化工原料，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。發(fā)酵法生產(chǎn)1，3-PD以利用可再生資源等優(yōu)點(diǎn)日益受到重視。大部分研究以純甘油為底物，成本高，如果以粗甘油為底物，可大大降低生產(chǎn)成本。
　　本論文的研究目的是以粗甘油為底物，以Clostridiumbutyricum（丁酸梭狀芽孢桿菌）為生產(chǎn)菌株，通過(guò)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)1，3-PD，在粗甘油預(yù)處理、提高菌體濃度、提高單位菌體生產(chǎn)能力、延長(zhǎng)發(fā)酵周期和建立動(dòng)力學(xué)模型這幾個(gè)

2、方面進(jìn)行了研究，主要結(jié)果如下:
　　(1)分批發(fā)酵結(jié)果表明粗甘油對(duì)發(fā)酵有明顯的抑制作用。用粉狀活性炭對(duì)粗甘油進(jìn)行吸附預(yù)處理可顯著降低抑制作用。通過(guò)均勻設(shè)計(jì)對(duì)預(yù)處理?xiàng)l件進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后活性炭用量明顯降低，而預(yù)處理粗甘油的發(fā)酵與純甘油的發(fā)酵基本沒(méi)有差別。紅外光譜分析表明抑制性雜質(zhì)很可能是苯環(huán)類(lèi)化合物。
　　(2)通過(guò)分批發(fā)酵考察酵母粉、谷氨酸、脯氨酸和Mn2+對(duì)菌體生長(zhǎng)的影響。提高酵母粉濃度能顯著促進(jìn)菌體生長(zhǎng)。作為滲透壓保護(hù)劑，

3、雖然能提高菌體的耐滲透壓能力，但谷氨酸不利于菌體的生長(zhǎng)，而脯氨酸對(duì)菌體生長(zhǎng)的促進(jìn)作用較低。Mn2+對(duì)菌體生長(zhǎng)沒(méi)有促進(jìn)作用。
　　(3)試圖通過(guò)提高補(bǔ)料分批發(fā)酵的菌體濃度來(lái)提高1，3-PD的產(chǎn)量。增加酵母粉的供給能顯著促進(jìn)菌體生長(zhǎng)，明顯提高1，3-PD的產(chǎn)量，但如果菌體過(guò)度過(guò)快生長(zhǎng)，即使菌體濃度很高，1，3-PD的產(chǎn)量卻得不到提高。分析發(fā)現(xiàn)菌體過(guò)度過(guò)快生長(zhǎng)使ATP代謝偏向菌體生長(zhǎng)，用于菌體維持能的ATP量減少，導(dǎo)致單位菌體生產(chǎn)能力下

4、降。初始甘油濃度對(duì)補(bǔ)料分批發(fā)酵有重要的影響，過(guò)高或過(guò)低的初始甘油濃度或不利于菌體生長(zhǎng)或不利于1，3-PD合成。提高種子液的菌體濃度能加速菌體生長(zhǎng)，但使ATP代謝偏向菌體生長(zhǎng)，不利于1，3-PD合成。以上結(jié)果表明，菌體的ATP代謝會(huì)影響單位菌體合成1，3-PD的能力，而菌體的生長(zhǎng)速率會(huì)影響ATP代謝。
　　(4)分批發(fā)酵結(jié)果表明，降低培養(yǎng)溫度能降低菌體生長(zhǎng)速率，使ATP代謝偏向菌體維持。在補(bǔ)料分批發(fā)酵中通過(guò)降低培養(yǎng)溫度，1，3-PD

5、的濃度由49.3gL-1(37℃)提高至54.5gL-1(33℃)。降低接種量雖然能降低菌體生長(zhǎng)速率，使ATP代謝偏向菌體維持，但最終菌體濃度降低，1，3-PD濃度沒(méi)有得到有效提高。在不影響單位菌體生產(chǎn)能力的前提下，采用兩階段溫度控制策略，1，3-PD濃度進(jìn)一步提高至59.4gL-1。試圖通過(guò)降低磷酸鹽和(NH4)2SO4的濃度來(lái)降低菌體生長(zhǎng)速率，但結(jié)果發(fā)現(xiàn)菌體生長(zhǎng)速率不受影響。
　　(5)試圖通過(guò)調(diào)控pH和增加(NH4)2SO4

6、的供給來(lái)延長(zhǎng)發(fā)酵周期，但由于pH為7.5時(shí)不利于菌體的生長(zhǎng)與生存，兩階段pH控制策略不能有效延長(zhǎng)發(fā)酵周期，1，3-PD的濃度只稍稍提高至61.1gL-1，而增加(NH4)2SO4的供給對(duì)發(fā)酵基本沒(méi)有影響。
　　(6)對(duì)分批發(fā)酵過(guò)程建立了動(dòng)力學(xué)模型，并考察了初始甘油濃度、酵母粉濃度、培養(yǎng)溫度和pH對(duì)發(fā)酵動(dòng)力學(xué)行為的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)條件對(duì)發(fā)酵動(dòng)力學(xué)行為影響較大，有趣的是，提高酵母粉濃度使菌體最大比生長(zhǎng)速率降低，但能使產(chǎn)物對(duì)菌體生長(zhǎng)的