微生物利甘油生产二羟基丙酮研究
轻工技术工程 2111805077**
摘：甘油参氧化酯化硝化醚化胺化卤化等种化学反应廉价甘油转化高附加值化工产品二羟基丙酮具较高附加值较市场需求成甘油转化研究热点微生物利生物柴油副产品甘油生产DHA行文研究包括生物柴油副产品甘油中离子弗托氏葡糖杆菌CGMCC5397生产DHA影响甘油预处理发酵培养基进行优化进行7L罐分批补料发酵研究
关键词甘油13二羟基丙酮微生物法
1 前言
微生物够利生物柴油副产品甘油生产甲醇丙二醇等研究样利生物柴油副产品甘油生产DHA行生物柴油副产品甘油中含金属离子毒性机物等阻碍抑制甘油脱氢酶活性导致微生物利甘油生产DHA消影响必须生物柴油副产品甘油中害物质进行研究建立套简单处理方法生物柴油副产品甘油中毒性物质微生物效利生产DHA
2 二羟基丙酮概况
21 DHA理化性质
13二羟基丙酮(13dihydroxyacetone)称羟基丙酮(dihydroxyacetone)简称DHA然界存简单三碳酮糖具甜凉味道外观白色类似白色粉末状结晶空气中放置容易吸湿吸湿容易分解13二羟基丙酮种重化工制造原料合成医药农药等方面重中间体功食品添加剂途广泛
22 甘油应
甘油作基化工原料广泛应行业2000产品行业例医药6化妆品5烟草6涂料36牙膏3512甘油参氧化酯化硝化醚化胺化卤化等种化学反应廉价甘油转化高附加值化工产品定条件催化剂作甘油选择性氧化生成甘油酸二羟基丙酮脱水生成丙烯醛发酵氢解生成13丙二醇氢解生成12丙二醇重整生成合成气碳酸甘油缩水甘油等中二羟基丙酮具较高附加值较市场需求成甘油氧化转化研究热点甘油两种羟基结构种结构易氧化然反应条件者催化剂两种羟基选择性甘油作原料进行游产品生产程图1示
23 DHA应
(1)二羟基丙酮分子中含三官团化学性质活泼广泛参诸聚合缩合等种化学反应种重化学合成中间体重功试剂效参甲醛羟醛羟酮缩合反应
(2)二羟基丙酮广泛应化妆品中二羟基丙酮阻止皮肤水分度蒸发皮肤起保湿防晒作二羟基丙酮种良着色剂试验发现含二羟基丙酮乳液涂抹皮肤皮肤表面氨基酸反应需晒太阳产生古铜色皮肤二羟基丙酮作良白瘫风遮盖剂制革工业中二羟基丙酮作皮革制品保护剂
（3)二羟基丙酮种重医药中间体药物现已应低血糖糖尿病某皮肤病治疗外13二羟基丙酮衍生物中间体合成化合物表现出定抗病毒活性抗艾滋病病毒等
（4）应食品行业尝试作保健功性食品添加剂DHA具特殊甜味作食品风味添加剂食品果蔬具抗肥胖作补充DHA够效促进体脂肪分解抑制脂肪合成
3 实验材料方法
31实验材料
311 实验菌种
供试菌种实验室筛选出菌种弗托氏葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter frateurii)HD924中国微生物菌种保藏中心保藏号CGMCC 5397
312 培养基
斜面培养基(gL)甘油50酵母粉15KH2P043琼脂20pH 60
级种子培养基(gL)甘油50酵母粉15 KH2P043 pH 6 0
二级种子培养基(gL)甘油30酵母粉10 KH2P043 pH 60
发酵培养基(gL)甘油100酵母粉10 KH2P043pH 60
发酵罐补料发酵培养基(gL）甘油20玉米浆15 KH2P043 pH 60
培养基均121℃20 min高压蒸汽灭菌
313 材料
（1）生物柴油副产品甘油源性质
生物柴油副产品甘油沟油原料油通酯交换工艺制成长链脂肪酸甘油甘油含量53种离子含量分SO42439Mg2+53 ppmZn2+1848 mgLCa2+ 2800 ppmK+ 315 ppmFe2+1730 ppmFe3+1800 ppm Cl4800 ppmpH 11
（2）生物柴油副产品甘油预处理
10 molL氢氧化钠调节pH79沉淀8 h抽滤滤液分732阳离子交换树脂D315阴离子交换树脂流速2 mLmin稀释10甘油含量溶液
（3）摇瓶发酵
取冷冻保藏菌株接装液量30 mL级种子培养基250 mL锥形瓶30℃220 rpm摇床培养24 h 5接种量接二级种子条件培养9h接装液量30 mL发酵培养瓶培养48 h测DHA含量
32 分析检测方法
①DHA检测方法文选取分光光度法液相两种方法测定发酵液中DHA含量
②甘油检测方法采HPLC法测定甘油含量测定条件DHA检测器RI检测器
③菌体量测定方法采浊法菌液2稀盐酸稀释10倍560 nm处测定吸光值
4 结果讨
41 离子弗托氏葡糖杆菌转化生产DHA影响
纯甘油碳源摇瓶发酵培养基成份配制培养基外配制培养基时生物柴油副产品甘油中种离子含量例分加入相应机盐配制成含离子发酵培养基摇瓶培养条件培养48 h测物质含量
表1 离子发酵生产DHA影响
Fe3+Fe2+SO42Ca2+Zn2+菌体生长均抑制作特Zn2+完全抑制菌体生长转化甘油见弗托氏葡糖杆菌利甘油生产DHA必须甘油进行预处理中金属离子毒性机物质
图2 Zn2+ SO42浓度发酵生产DHA影响
图3 Fe3+Fe2+浓度发酵生产DHA影响
Zn2+含量升高菌体量DHA浓度呈现先缓慢升高浓度100 mgL时DHA生成量迅速降低 Fe3+Fe2+ SO42着发酵液离子浓度升高DHA浓度逐渐降低
42 生物柴油副产品甘油预处理生产DHA影响
调节pH79Fe2+ Fe3+酸性蛋白杂质充分沉淀抽滤沉淀物通离子交换树脂离子溶性蛋白步处理取步处理甘油配制发酵培养基摇瓶发酵测DHA
表2 处理DHA生产影响
甘油中离子强度逐渐降低732阳离子交换树脂处理离子强度3278 uscm降低97处理甘油发酵培养基组分配制摇瓶发酵DHA含量未处理时产DHA提高72 gL
43 氮源发酵生产DHA影响
图4 氮源发酵生产DHA影响
该菌硫酸硫酸钾尿素等机氮源化力较差该菌牛肉膏蛋白胨酵母膏玉米浆等化力较作氮源效促进菌体生长DHA合成玉米浆氮源DHA产量高达7563 gL酵母膏牛肉膏次分694 gL616 gL
44 初始甘油浓度影响
图5 甘油浓度发酵DHA影响
甘油浓度20 gL时生物量923甘油浓度低转化生成DHA浓度低着甘油浓度断增加DHA产量断变菌体量趋衡甘油浓度100 gL时DHA达7087 gL着甘油浓度断增加高浓度底物甘油毒金属离子浓度增菌体生长受抑制菌体量断降低DHA产量断降低
45 处理生物柴油副产品甘油纯甘油发酵罐分批发酵较
摇瓶发酵基础纯甘油处理生物柴油副产品甘油7L发酵罐中分批发酵实验初始甘油浓度100 gL30℃通气量2vvm发酵48h
图6 生物柴油甘油纯甘油7L发酵罐分批发酵生产DHA
菌体32 h时生长达发酵结束时DHA浓度772 gL纯甘油发酵时菌体增长生物柴油副产品甘油相似菌体量略高发酵结束DHA浓度889 gL甘油剩余量59 gL表明生物柴油副产品甘油中含毒物质抑制DHA合成降低抑制作进行分批补料发酵
46处理生物柴油副产品甘油补料分批发酵
分批发酵程中底物抑制作影响弗托氏葡糖杆菌转化生产DHA素发酵程采取补料分批发酵初始底物浓度较低段时间加入定量底物底物直保持相较低浓度样菌体快速生长稳定期延长底物抑制作降低转化效率提高
图7 生物柴油副产品甘油补料分批发酵生产DHA
48 h生物量达837发酵结束DHA产量871 gL分批发酵提高229
47棕榈油生物柴油副产物甘油源分批补料分批发酵
棕榈油生产生物柴油副产品甘油进行补料分批发酵金属离子杂质较少
图8 棕榈油生物柴油副产品甘油补料分批发酵
发酵前8h菌体量迅速增加8h达发酵48hDHA产量达1258 gL知棕榈油生物柴油副产品甘油进行分批补料发酵生产DHA时杂质菌体生长抑制较弱DHA高效生产
5 讨展
（1） 文生物柴油副产品甘油微生物发酵生产DHA行性研究通甘油性质研究发现身pH低离子强度尤Zn2+菌体生长转化抑制非常明显适合进行生产DHA
（2）通定方法预处理生物柴油副产品甘油进行微生物转化生产DHA通氮源初始甘油浓度研究知适氮源玉米浆佳初始甘油浓度100 gL
（3）选取棕榈油生物柴油副产品甘油分批补料发酵时甘油杂质较少转化高效终DHA产量达125 8 gL
6 参考文献
[1]Liu YuPengSun YangTan CongLi HuaZheng XiaoJuanJin KuiQiWang Gang Efficient production of dihydroxyacetone from biodieselderived crude glycerol by newly isolated Gluconobacter frateurii[J] Bioresource technology2013142
[2]马骏 微生物法生产二羟基丙酮[D]浙江工业学2009
[3]许晓菁陈询晋明芬武晓炜王祥河微生物法生产二羟基丙酮研究进展[J]生物工程学报200925(06)903908
[4]李尧微生物发酵生产二羟基丙酮应研究进展[J]四川食品发酵2007(05)2023
[5]林曦陈建华13二羟基丙酮微生物法生产研究进展[J]轻工科技201632(07)1011+30
[6]郑娟 弗托氏葡萄糖酸杆菌转化甘油生产二羟基丙酮条件优化[D]河南学2015
附英文文献：
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轻工技术工程 2111805077**
摘：甘油参氧化酯化硝化醚化胺化卤化等种化学反应廉价甘油转化高附加值化工产品二羟基丙酮具较高附加值较市场需求成甘油转化研究热点微生物利生物柴油副产品甘油生产DHA行文研究包括生物柴油副产品甘油中离子弗托氏葡糖杆菌CGMCC5397生产DHA影响甘油预处理发酵培养基进行优化进行7L罐分批补料发酵研究
关键词甘油13二羟基丙酮微生物法
1 前言
微生物够利生物柴油副产品甘油生产甲醇丙二醇等研究样利生物柴油副产品甘油生产DHA行生物柴油副产品甘油中含金属离子毒性机物等阻碍抑制甘油脱氢酶活性导致微生物利甘油生产DHA消影响必须生物柴油副产品甘油中害物质进行研究建立套简单处理方法生物柴油副产品甘油中毒性物质微生物效利生产DHA
2 二羟基丙酮概况
21 DHA理化性质
13二羟基丙酮(13dihydroxyacetone)称羟基丙酮(dihydroxyacetone)简称DHA然界存简单三碳酮糖具甜凉味道外观白色类似白色粉末状结晶空气中放置容易吸湿吸湿容易分解13二羟基丙酮种重化工制造原料合成医药农药等方面重中间体功食品添加剂途广泛
22 甘油应
甘油作基化工原料广泛应行业2000产品行业例医药6化妆品5烟草6涂料36牙膏3512甘油参氧化酯化硝化醚化胺化卤化等种化学反应廉价甘油转化高附加值化工产品定条件催化剂作甘油选择性氧化生成甘油酸二羟基丙酮脱水生成丙烯醛发酵氢解生成13丙二醇氢解生成12丙二醇重整生成合成气碳酸甘油缩水甘油等中二羟基丙酮具较高附加值较市场需求成甘油氧化转化研究热点甘油两种羟基结构种结构易氧化然反应条件者催化剂两种羟基选择性甘油作原料进行游产品生产程图1示
23 DHA应
(1)二羟基丙酮分子中含三官团化学性质活泼广泛参诸聚合缩合等种化学反应种重化学合成中间体重功试剂效参甲醛羟醛羟酮缩合反应
(2)二羟基丙酮广泛应化妆品中二羟基丙酮阻止皮肤水分度蒸发皮肤起保湿防晒作二羟基丙酮种良着色剂试验发现含二羟基丙酮乳液涂抹皮肤皮肤表面氨基酸反应需晒太阳产生古铜色皮肤二羟基丙酮作良白瘫风遮盖剂制革工业中二羟基丙酮作皮革制品保护剂
（3)二羟基丙酮种重医药中间体药物现已应低血糖糖尿病某皮肤病治疗外13二羟基丙酮衍生物中间体合成化合物表现出定抗病毒活性抗艾滋病病毒等
（4）应食品行业尝试作保健功性食品添加剂DHA具特殊甜味作食品风味添加剂食品果蔬具抗肥胖作补充DHA够效促进体脂肪分解抑制脂肪合成
3 实验材料方法
31实验材料
311 实验菌种
供试菌种实验室筛选出菌种弗托氏葡萄糖酸杆菌(Gluconobacter frateurii)HD924中国微生物菌种保藏中心保藏号CGMCC 5397
312 培养基
斜面培养基(gL)甘油50酵母粉15KH2P043琼脂20pH 60
级种子培养基(gL)甘油50酵母粉15 KH2P043 pH 6 0
二级种子培养基(gL)甘油30酵母粉10 KH2P043 pH 60
发酵培养基(gL)甘油100酵母粉10 KH2P043pH 60
发酵罐补料发酵培养基(gL）甘油20玉米浆15 KH2P043 pH 60
培养基均121℃20 min高压蒸汽灭菌
313 材料
（1）生物柴油副产品甘油源性质
生物柴油副产品甘油沟油原料油通酯交换工艺制成长链脂肪酸甘油甘油含量53种离子含量分SO42439Mg2+53 ppmZn2+1848 mgLCa2+ 2800 ppmK+ 315 ppmFe2+1730 ppmFe3+1800 ppm Cl4800 ppmpH 11
（2）生物柴油副产品甘油预处理
10 molL氢氧化钠调节pH79沉淀8 h抽滤滤液分732阳离子交换树脂D315阴离子交换树脂流速2 mLmin稀释10甘油含量溶液
（3）摇瓶发酵
取冷冻保藏菌株接装液量30 mL级种子培养基250 mL锥形瓶30℃220 rpm摇床培养24 h 5接种量接二级种子条件培养9h接装液量30 mL发酵培养瓶培养48 h测DHA含量
32 分析检测方法
①DHA检测方法文选取分光光度法液相两种方法测定发酵液中DHA含量
②甘油检测方法采HPLC法测定甘油含量测定条件DHA检测器RI检测器
③菌体量测定方法采浊法菌液2稀盐酸稀释10倍560 nm处测定吸光值
4 结果讨
41 离子弗托氏葡糖杆菌转化生产DHA影响
纯甘油碳源摇瓶发酵培养基成份配制培养基外配制培养基时生物柴油副产品甘油中种离子含量例分加入相应机盐配制成含离子发酵培养基摇瓶培养条件培养48 h测物质含量
表1 离子发酵生产DHA影响
Fe3+Fe2+SO42Ca2+Zn2+菌体生长均抑制作特Zn2+完全抑制菌体生长转化甘油见弗托氏葡糖杆菌利甘油生产DHA必须甘油进行预处理中金属离子毒性机物质
图2 Zn2+ SO42浓度发酵生产DHA影响
图3 Fe3+Fe2+浓度发酵生产DHA影响
Zn2+含量升高菌体量DHA浓度呈现先缓慢升高浓度100 mgL时DHA生成量迅速降低 Fe3+Fe2+ SO42着发酵液离子浓度升高DHA浓度逐渐降低
42 生物柴油副产品甘油预处理生产DHA影响
调节pH79Fe2+ Fe3+酸性蛋白杂质充分沉淀抽滤沉淀物通离子交换树脂离子溶性蛋白步处理取步处理甘油配制发酵培养基摇瓶发酵测DHA
表2 处理DHA生产影响
甘油中离子强度逐渐降低732阳离子交换树脂处理离子强度3278 uscm降低97处理甘油发酵培养基组分配制摇瓶发酵DHA含量未处理时产DHA提高72 gL
43 氮源发酵生产DHA影响
图4 氮源发酵生产DHA影响
该菌硫酸硫酸钾尿素等机氮源化力较差该菌牛肉膏蛋白胨酵母膏玉米浆等化力较作氮源效促进菌体生长DHA合成玉米浆氮源DHA产量高达7563 gL酵母膏牛肉膏次分694 gL616 gL
44 初始甘油浓度影响
图5 甘油浓度发酵DHA影响
甘油浓度20 gL时生物量923甘油浓度低转化生成DHA浓度低着甘油浓度断增加DHA产量断变菌体量趋衡甘油浓度100 gL时DHA达7087 gL着甘油浓度断增加高浓度底物甘油毒金属离子浓度增菌体生长受抑制菌体量断降低DHA产量断降低
45 处理生物柴油副产品甘油纯甘油发酵罐分批发酵较
摇瓶发酵基础纯甘油处理生物柴油副产品甘油7L发酵罐中分批发酵实验初始甘油浓度100 gL30℃通气量2vvm发酵48h
图6 生物柴油甘油纯甘油7L发酵罐分批发酵生产DHA
菌体32 h时生长达发酵结束时DHA浓度772 gL纯甘油发酵时菌体增长生物柴油副产品甘油相似菌体量略高发酵结束DHA浓度889 gL甘油剩余量59 gL表明生物柴油副产品甘油中含毒物质抑制DHA合成降低抑制作进行分批补料发酵
46处理生物柴油副产品甘油补料分批发酵
分批发酵程中底物抑制作影响弗托氏葡糖杆菌转化生产DHA素发酵程采取补料分批发酵初始底物浓度较低段时间加入定量底物底物直保持相较低浓度样菌体快速生长稳定期延长底物抑制作降低转化效率提高
图7 生物柴油副产品甘油补料分批发酵生产DHA
48 h生物量达837发酵结束DHA产量871 gL分批发酵提高229
47棕榈油生物柴油副产物甘油源分批补料分批发酵
棕榈油生产生物柴油副产品甘油进行补料分批发酵金属离子杂质较少
图8 棕榈油生物柴油副产品甘油补料分批发酵
发酵前8h菌体量迅速增加8h达发酵48hDHA产量达1258 gL知棕榈油生物柴油副产品甘油进行分批补料发酵生产DHA时杂质菌体生长抑制较弱DHA高效生产
5 讨展
（1） 文生物柴油副产品甘油微生物发酵生产DHA行性研究通甘油性质研究发现身pH低离子强度尤Zn2+菌体生长转化抑制非常明显适合进行生产DHA
（2）通定方法预处理生物柴油副产品甘油进行微生物转化生产DHA通氮源初始甘油浓度研究知适氮源玉米浆佳初始甘油浓度100 gL
（3）选取棕榈油生物柴油副产品甘油分批补料发酵时甘油杂质较少转化高效终DHA产量达125 8 gL
6 参考文献
[1]Liu YuPengSun YangTan CongLi HuaZheng XiaoJuanJin KuiQiWang Gang Efficient production of dihydroxyacetone from biodieselderived crude glycerol by newly isolated Gluconobacter frateurii[J] Bioresource technology2013142
[2]马骏 微生物法生产二羟基丙酮[D]浙江工业学2009
[3]许晓菁陈询晋明芬武晓炜王祥河微生物法生产二羟基丙酮研究进展[J]生物工程学报200925(06)903908
[4]李尧微生物发酵生产二羟基丙酮应研究进展[J]四川食品发酵2007(05)2023
[5]林曦陈建华13二羟基丙酮微生物法生产研究进展[J]轻工科技201632(07)1011+30
[6]郑娟 弗托氏葡萄糖酸杆菌转化甘油生产二羟基丙酮条件优化[D]河南学2015
附英文文献：
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