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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 JOURNALOFWUflANUNIVERSlTYOFTECHN0IDGY Vo1.29No.3 Mar.2007 1,3.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,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—04 ResearchonpHControlStrategyintheBioconversionof Glycerolto1.3-Propanedioi JIXiao-jun,HUANGHe,ZHUJian—guo,GAOZhen,ZHOUHui (CollegeofLifeScienceandPharmacy,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,China) Abstract:Thefermentationprocessof1,3-propanediol(1,3一PD)byKlebsiellapneumoniaewithglycerolaSsubstrateWaS researchedbothinbatchandfed—batchsystem.ThedecliningpHduringthiscourseledtoagreatmanydisadvantagestothe growthofmicroorganism,andhadanegativeeffectontheproductionof1,3一PD.Inordertoincrease1,3一PDyieldandtore— ducebyproductformation,experimentswereconductedinwhichdifferentratiosofammoniaandglycerolmixtureswereusedfor pHcontrolaSwellasforsupplementationofglycero1.Duringthiscourse,animportantphenomenonwasnoticedinthatthe yieldoftwomainbyproducts,2,3-butanediolandlactate,werecloselyrelatedtopH.WhenpHwasat5,0to6,0,themain byproductWaS2,3-butanediol,however,whenpHWaSat7.1to8.0,themajorbyproductchangedtobelactate.Basedonthe differentpHeffectonthecompositionofthebyproductsinthebroth,akindofpHcontrolstrategywasappliedduringwhich pHfluctuatedbetween6.3and7.3periodicallyandat1astthemaximumconcentrationof1,3-PDreached70g/L. Keywords:1,3-propanediol;Klebsiellapneumoniae;glycerol;fed—batch;pHfluctuation 1,3一丙二醇(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l23J.微生物以甘油为底 物发酵产1,3一丙