[发明专利]氧化还原电势调控厌氧发酵生产1，3－丙二醇方法

摘要

本发明公开了属于化工原料的生物制备技术范围的一种氧化还原电势调控厌氧发酵生产1，3－丙二醇方法。它根据Klebsiella pneumoniae发酵生产1，3－PD性厌氧的特性，在发酵体系中引入了ORP电极。具体工艺过程包括菌种活化、种子培养和ORP调控下的两段双底物集成发酵过渡过程而得到细胞干重最高达到2.13 g/L，1，3－PD达到45.1g/L，主要副产物为乙酸、乙醇和乳酸的好结果。本发明在与其它工艺同等生产水平时，生产时间缩短，对发酵体系的控制更加及时和精确，提高目标产物1，3－PD产量和产品的浓度、缩短发酵时间、降低发酵成本。

主权项

1.一种氧化还原电势调控厌氧发酵生产1，3-丙二醇方法，其特征在于：根据Klebsiella pneumoniae发酵生产1，3-PD性厌氧的特性，在发酵体系中引入了ORP电极，对发酵体系的ORP进行调节，并根据前期实验测定厌氧发酵过程中ORP变化的规律及ORP的影响，调控ORP以提高目标产物1，3-PD产量、缩短发酵时间为准；具体实施工艺是利用ORP调控克氏肺炎杆菌厌氧合成1，3-丙二醇工艺，其实施步骤如下：菌种：Klebsiella pneumoniae；步骤1：菌种活化由菌种保藏斜面挑取一环Klebsiella pneumoniae菌苔接入LB固体培养基进行活化，在30-40℃下培养20-30小时后，再挑取一环菌苔接入固体LB平板，35-40℃培养24小时后获得单菌落；步骤2：种子培养从步骤1的LB平板上挑取一个单菌落，接入250ml摇瓶培养，装种子培养基液量50ml，在30-40℃，200rpm下，培养8-10小时；步骤3：两段双底物集成发酵好氧过程装有2L预先灭菌的集成发酵培养基，将步骤2的种子液接入发酵罐中，ORP电极在紫外灯下照射2小时表面灭菌，再加入电极前用酒精棉球轻轻擦洗表面，在无菌间中用无菌风吹干后，将ORP电极放入发酵罐中，好氧培养过程条件，35-40℃，400rpm，空气流量2.0L/min，以4N NaOH控制pH值为7，好氧过程在2-3小时，此时ORP为-70～+70之间，因培养基组分以及灭菌条件不同而不同；步骤4：ORP调控下的两段双底物集成发酵过渡过程过渡过程是指由好氧过程转为厌氧过程的初始阶段，这一阶段没有1，3-丙二醇生成，当菌体浓度(OD)达到1～2之间(即细胞干重达到0.25～0.5g/L之间)时，补加甘油至20g/L，减少空气通入量，并开始通入氮气，开始调控ORP，通入氮气后，ORP由初始迅速下降到-400mV以下，按体积比调节空气和氮气的比例(1～20)∶(20～1)和总流量0.05-6L/min，使得ORP稳定到-350mV；过渡过程工艺条件：35-40℃，400rpm，以4N NaOH控制pH值为7，过渡过程时间为4-7小时；步骤5：多次ORP调控下的两段双底物集成发酵厌氧转化过程厌氧转化过程指开始1，3-丙二醇生成的过程，转化过程工艺条件：35-37℃，400rpm，在发酵体系中通入氮气约2.0L/min，同时通入空气或同时滴加过氧化氢溶液，控制通入发酵体系中的按体积比调节空气和氮气的比例(1～20)∶(20～1)和总流量0.05-6L/min，分别在发酵的不同时间调节ORP在-370mV，-450mV，-400mV三个不同条件；在转化过程，当甘油浓度低于15g/L，向发酵罐中补加甘油至20g/L，从而使发酵液中甘油浓度维持在15-25g/L的范围内，以4N NaOH控制pH值为7，将ORP恒定在-400mV的两段双底物集成发酵工艺中，生产周期为80小时，细胞干重最高达到2.53g/L，1，3-PD达到45.2g/L，主要副产物为乙酸、乙醇和乳酸。