【摘 要】
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3-羟基丁酮是一种应用广泛的食用香料,在食品、医药、烟草以及化工等行业都具有重要的用途。目前,3-羟基丁酮的生产主要采用以2,3-丁二酮或2,3-丁二醇为原料的化学合成工艺,但是
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3-羟基丁酮是一种应用广泛的食用香料,在食品、医药、烟草以及化工等行业都具有重要的用途。目前,3-羟基丁酮的生产主要采用以2,3-丁二酮或2,3-丁二醇为原料的化学合成工艺,但是由于存在原料来源不足、工艺复杂、污染严重等问题,该方法的应用和3-羟基丁酮的生产规模受到限制。微生物发酵法生产3-羟基丁酮具有原料来源丰富、条件温和、环境友好等优势,已引起人们的重视。本论文以实验室保藏菌株.B.subtillisSFs-4为出发菌株,通过常规诱变选育高产3-羟基丁酮突变株,并对突变株生产3-羟基丁酮的发酵培养基和发酵条件进行了优化。本论文主要研究内容及取得的主要研究成果如下:
1.以实验室保藏菌株B.subtillisSFs-4为出发菌株,以紫外线、硫酸二乙酯为诱变剂单独处理及复合处理,经摇瓶发酵初筛、复筛,获得一株高产3-羟基丁酮突变株F-d31,以葡萄糖为主要原料,3-羟基丁酮产率由最初的16.3g/L提高到30.2g/L,对糖转化率由最初的16.3%提高到30.2%。采用气相色谱法及气质联谱法对发酵产物进行了鉴定,突变株F-d31发酵副产物少,发酵液中3-羟基丁酮占发酵产物的95%以上。另外,对突变株F-d31的生理生化特征进行了初步研究。
2.采用单因素实验和正交实验对突变株F-d31发酵培养基组分、工艺条件进行了详细探讨,研究确定了突变株F-d313-羟基丁酮发酵的最佳培养基组成(g/L或v/v):葡萄糖130,酵母粉10,玉米浆20(v/v),(NH4)2SO41.5,FeSO40.05,MnSO40.01,CaCO310,pH7.2;最佳发酵条件:发酵温度35~37℃,初始pH7.0左右,250mL,三角瓶装液量30mL,摇瓶转速180r/min,种龄16~20h,接种量5%,发酵周期72h。采用最佳发酵培养基并控制最佳发酵工艺条件,突变株F-d31摇瓶发酵3-羟基丁酮的产率由30.2g/L提高到48.6g/L。
3.采用16L、50L自动发酵罐对突变株F-d313-羟基丁酮发酵条件进行了初步研究,发酵过程中控制转速300r/min,pH值6.0左右,发酵结束时pH自然回升至中性,发酵过程中溶氧水平过高不利于发酵产物的积累,3-羟基丁酮最高产率达55.7g/L,对糖转化率47.6%,为突变株F-d313-羟基丁酮的发酵中试奠定了基础。
4.对蒸馏法提取3-羟基丁酮进行了初步探讨。
研究结果表明,选育获得的高产3-羟基丁酮突变株F-d31性能稳定、发酵副产物少。是一株优良的3-羟基丁酮生产菌株。
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