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2,3-丁二醇(BD)在化工、能源、食品等领域都有广泛的应用。随着石油价格的上扬和资源的不断匮乏,采用能耗低的生物法代替以石油为原料的化学法生产2,3-丁二醇备受关注。本文对粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)发酵生产2,3-丁二醇进行了研究。
首先为了保证实验数据的有效性,确定内标法为2,3-丁二醇浓度的定量方法。其次,研究了柠檬酸、乙酸提高2,3-丁二醇产量的内部作用机理,发现前者主要提高了磷酸果糖激酶的活性,后者诱导了2,3-丁二醇形成途径中酶的大量表达。再次,考察了影响2,3-丁二醇产量的外部培养因素,结果表明:发酵培养的最适温度为28℃;在优化培养基中加入0.4%的硝酸钠能将2,3-丁二醇产量提高59%;2,3-丁二醇浓度的提高抑制了菌体的生长,但单位菌体的2,3-丁二醇的生产速率却几乎不受影响。最后,在发酵罐实验中建立了多阶段的RQ调控-乙酸过程流加的策略,有效避免了发酵过程中溶氧难以控制、乙酸抑制菌体的问题,获得了高产量的2,3-丁二醇,产物浓度达到124.4g/L。