【摘 要】
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本研究以一株筛选出的粗甘油耐受型菌株Klebsiella sp.2e为研究对象,通过对细菌各种生理生化指标进行检测,及对KCl、K2SO4、甲醇、油酸四种杂质发酵液与粗甘油和纯甘油发酵液中菌株生长量、甘油消耗量和1,3-丙二醇的产率检测,确定不同杂质及其不同浓度参数对菌株生长发酵合成1,3-丙二醇的影响,了解反应发生过程与趋势;同时,结合甘油转化过程中三种关键酶:即甘油脱氢酶(GDH)、甘油脱水酶
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本研究以一株筛选出的粗甘油耐受型菌株Klebsiella sp.2e为研究对象,通过对细菌各种生理生化指标进行检测,及对KCl、K2SO4、甲醇、油酸四种杂质发酵液与粗甘油和纯甘油发酵液中菌株生长量、甘油消耗量和1,3-丙二醇的产率检测,确定不同杂质及其不同浓度参数对菌株生长发酵合成1,3-丙二醇的影响,了解反应发生过程与趋势;同时,结合甘油转化过程中三种关键酶:即甘油脱氢酶(GDH)、甘油脱水酶(GDHt)及1,3-丙二醇氧化酶(PDOR)的活性分析,探究不同杂质对酶活性的影响,进一步探究Klebsiella sp.2e对粗甘油的耐受性特点。结果表明:1.用不同分离筛选培养基培养测定Klebsiella sp.2e菌株生长量时,低浓度的KCl杂质对菌株生长发酵没有影响,KC1与培养基质液比高于5%时会对菌株生长有抑制作用,可见过量的无机盐离子会影响细菌外的渗透压从而影响其生长繁殖;低于10 g/L的甲醇溶液对菌株生长没有影响,与在纯甘油发酵液中生长情况一致;而K2SO4、油酸即使是少量也会抑制菌株的生长,证明-SO4O42-与有机酸对Klebsiella sp.2e的生长影响较大,在发酵前可对粗甘油进行抽样检测,以预处理去除-SO42-与有机酸。2.在用不同的分离筛选培养基发酵培养Klebsiella sp.2e的过程中,发酵液中甘油消耗量与1,3-丙二醇生成量成正比,甘油转化效率与菌株生长量有关,浓度低于5%的KCl杂质能促进菌株发酵生产1,3-丙二醇,高于这个值则开始出现抑制作用;低于10g/L的甲醇杂质对菌株的发酵作用没有影响,1,3-丙二醇产率接近纯甘油发酵产率;在纯甘油培养基中甘油转化1,3-PDO转化率高达46.4%,超过一般甘油转化菌株,而在粗甘油培养基中转化率在36 h后仅为36.8%,可见粗甘油中的一些杂质虽然可以促进菌株生长,但却抑制了甘油反应转化成1,3-丙二醇。3.在酶活性分析中,甘油脱氢酶(GDH)、甘油脱水酶(GDHt)及1,3-丙二醇氧化还原酶(PDOR)在对数期活性较大,一般高于稳定期与衰退期,此时菌株活性最大,反应时碳源主要流向还原途径,使发酵前期能保持较高的3-羟基丙醛浓度,较少的乙酸等反应副产物,促进甘油转化生成1,3-丙二醇。但在发酵后期会生成一些性质相似的中间产物的代谢酶,导致酶活性测定值会增高,而实际上三种甘油转化酶的酶活性降低。4.利用Klebsiella sp.2e直接发酵粗甘油废料,该废料是以光皮树油为原料生产生物柴油时产生的副产物,36h后1,3-丙二醇产率接近于添加同等质量纯甘油的发酵液,菌株Klebsiella sp.2e对粗甘油有良好的耐受性。
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