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中国生物工程杂志

CHINA BIOTECHNOLOGY
中国生物工程杂志  2008, Vol. 28 Issue (10): 49-54    
研究报告     
利用克雷伯肺炎杆菌限制性底物发酵生产1,3-丙二醇
苗茂栋 吴敏 邵千飞 马全红 蒋知欲
东南大学化学化工学院 东南大学化学化工学院 安徽立兴化工有限公司 东南大学化学化工学院 东南大学化学化工学院
Nutrient substances limited fermentation of 1, 3-propanediol production by Klebsiella pneumoniae
 全文: PDF(685 KB)   HTML
摘要:

研究了克雷伯肺炎杆菌(Klebsiella pneumoniae)批式流加发酵生产1,3-丙二醇的发酵工艺,根据1,3-丙二醇的生产和菌体生长相关的特点,采用营养基质限制性流加的发酵工艺,通过控制氮源氯化铵以保持细胞稳定生长。结果表明:过低的氮源浓度,细胞生长受到限制,影响产物1,3-PD的合成;过高的氮源浓度,细胞比生长速率增加,但1,3-PD关于消耗甘油的得率降低,用于生长和维持代谢所消耗的甘油量增加。以0.41 g/(L·h)的氮源流加速率,残余氯化铵浓度在0.1 g/L时,转化率和生产强度最高。发酵25 h~28 h后,1,3-丙二醇最终浓度达到52.03 g/L,生产强度为2.04 g/(L·h),相对于甘油的摩尔转化率为0.66,分别比氮源限制前提高了28.0 %、35.1 %及29.4 %。通过限制性流加氯化铵,控制细胞的比生长速率,使底物甘油有效转变为发酵的目标产物1,3-PD,有效实现产物1,3-PD的高生产强度以及对甘油的高转化率。

关键词: 13–丙二醇生产强度氮源限制供应比生长速率摩尔转化率    
Abstract:

Bio-production of 1, 3-propanediol (1,3-PD) has attracted much attention recently, and it exhibits a wide range of potential utilizations, especially as monomer for the synthesis of polypropylene terephtalate (PPT). Bio-conversion from glycerol to 1,3-PD by bacterial species Klebsiella pneumoniae was investigated by fed-batch fermentation and regulated by nutrient substances limited culture. Depending on product formation directly linked to cell growth, evidence was provided that nitrogen could constitute a limiting factor for manipulating cell growth by controlling NH4Cl concentration, it is found that an adequate nitrogen level for glycerol fermentation into 1,3-PD was efficient in converting glycerol into 1,3-PD. Under less nitrogen concentration, biomass yield decreased resulting a less 1,3-PD yield. Under excess nitrogen concentration, an increase of biomass yield and specific growth rate did not help production, this was attributed to much more consumption of glycerol on cell growth and metabolize. It was clearly shown that the volumetric productivity and molar convertion yield reached a high level by controlling nitrogen supply with the NH4Cl fed rate of 0.41 g/(L•h) and the residual concentration below 0.1 g/L. After 25-28 hours, the final concentration, the volumetric productivity, molar convention yield of 1,3-PD in fed-batch fermentation under nutrient limited conditions were 52.03 g/L, 2.04 g/(L•h), 0.66 respectively, increased 28.0 %, 35.1 % and 29.4 % over control. In this way an efficient microbial production 1,3-PD from glycerol was demonstrated by controlling the specific growth rate of cell through limited NH4Cl regulation, and then both the productivity and molar yield would increase effectively.

Key words: 1    3-propanediol    volumetric productivity    nutrient limited supply    specific growth rate    molar convention yield
收稿日期: 2008-05-08 出版日期: 2008-10-25
通讯作者: 吴敏   
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引用本文:

苗茂栋,吴敏,邵千飞,马全红,蒋知欲. 利用克雷伯肺炎杆菌限制性底物发酵生产1,3-丙二醇[J]. 中国生物工程杂志, 2008, 28(10): 49-54.

. Nutrient substances limited fermentation of 1, 3-propanediol production by Klebsiella pneumoniae. China Biotechnology, 2008, 28(10): 49-54.

链接本文:

https://manu60.magtech.com.cn/biotech/CN/        https://manu60.magtech.com.cn/biotech/CN/Y2008/V28/I10/49

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