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2,3-丁二醇是一种重要的绿色平台化合物,在化工、食品、医药化妆品及燃料等方面都有着广泛的用途和广阔的市场前景。甘蔗糖蜜是糖厂的副产物,含有50%左右的糖以及有机酸、无机盐等,可作为发酵的廉价原料,其含有的色素在医疗和保健食品方面应用价值。本课题以甘蔗废糖蜜为原料发酵生产2,3-丁二醇,结合其组成特点简化发酵培养基,通过探究发酵条件简化操作步骤,降低发酵成本,并结合2,3-丁二醇的分离,对色素的回收进行了初步尝试。糖蜜含有一定的金属离子及少量的微量元素,所以本实验中尽可能不添加或少添加微量元素,从而简化培养基组成。本实验首先选取8个因素进行Plackett-Burman设计实验,以目标产物(2,3-丁二醇与乙偶姻)的总浓度为响应值筛选出三个显著的因素,分别是酸预处理糖蜜、尿素和K2HPO4;然后进行最陡爬坡实验,确定三个显著因素的大概范围；最后,在前两步的基础上对3个显著因素进行Box-Behnken Design实验,确定了培养基组成。对优化的培养基进行摇瓶验证实验,目标产物比对照组提高了40%。通过单因素考察培养基不灭菌、糖蜜不预处理和有机氮源不添加对目标产物浓度的影响,确定罐体发酵可以在培养基不灭菌、糖蜜不预处理和有机氮源不添加的条件下进行。批式发酵实验中,12h时目标产物浓度为45.6g/L；批式补料发酵实验中,60h时目标产物的浓度为99.50g/L,其中2,3-丁二醇为90.82g/L,乙偶姻为8.67g/L,转化率为0.39g/g糖蜜,生产强度为1.66g/(L·h)。本课题尝试采用磷酸氢二钾/乙醇和磷酸氢二钾/乙酸乙酯两步盐析萃取法分离目标产物,以期实现发酵液中色素和目标产物的分离。两步盐析萃取后的上相经减压蒸馏可获得浅粉色液体粗产品,经GC分析其中2,3-丁二醇含量为80.2%,乙偶姻为9.8%。采用大孔吸附树脂D-101对第一步盐析萃取的下相溶液(简称下相溶液)进行色素回收的探索实验,确定树脂吸附容量为25g树脂/100mL下相溶液,色素吸附率为72.02%；选择的洗脱剂体系为10mL20%乙醇/g树脂,在该体系下色素回收率为61.33%。