利用克雷伯肺炎杆菌限制性底物发酵生产1，3-丙二醇

研究了克雷伯肺炎杆菌(Klebsiella pneumoniae)批式流加发酵生产1,3-丙二醇的发酵工艺,根据1,3-丙二醇(1,3-PD)的生产和菌体生长相关的特点,采用营养基质限制性流加的发酵工艺,通过控制氮源氯化铵以保持细胞稳定生长。结果表明:过低的氮源浓度,细胞生长受到限制,影响产物1,3-PD的合成;过高的氮源浓度,细胞比生长速率增加,但1,3-PD关于消耗甘油的得率降低,用于生长和维持代谢所消耗的甘油量增加。以0.41g/(L.h)的氮源流加速率,残余氯化铵浓度在0.1g/L时,转化率和生产强度最高。发酵25h～28h后,1,3?丙二醇最终浓度达到52.03g/L,生产强度为2.04g/(L.h),相对于甘油的摩尔转化率为0.66,分别比氮源限制前提高了28.0%、35.1%及29.4%。通过限制性流加氯化铵,控制细胞的比生长速率,使底物甘油有效转变为发酵的目标产物1,3-PD,有效实现产物1,3-PD的高生产强度以及对甘油的高转化率。

zeta电位与菌悬液絮凝活性

通过克雷伯杆菌、有机高分子絮凝剂表面zeta电位分析和絮凝实验,初步研究了有机高分子絮凝剂对克雷伯杆菌的絮凝特性和絮凝机理。zeta电位测定表明克雷伯杆菌的等电点大致为2.2,阳离子聚丙烯酰胺(cPAM)表面的零电点约为8.0,非离子聚丙烯酰胺(nPAM)和阴离子聚丙烯酰胺(aPAM)表面均带有少量负电荷。pH<8,cPAM带正电,能与带负电的菌体电中和,显示良好的絮凝效果,最佳絮凝条件为pH7,絮凝率(FR)达94.5%。加入无机电解质后,nPAM絮凝效果变化最明显,pH4时絮凝率达95.1%,结果表明,克雷伯杆菌发酵液絮凝除菌过程是以电性中和为主,吸附架桥为辅。

改善细胞通透性促进1,3-丙二醇生物合成

克雷伯杆菌发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD)的过程中,通过加入表面活性剂可改善细胞通透性,以减少产物和副产物对细胞生长与代谢的抑制作用,从而促进细菌生长和1,3-PD产出.对比研究了吐温-80(Tween-80)、曲拉通X-100(Triton X-100)、壬基酚聚氧乙烯醚-10(OP-10)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等对发酵中甘油脱氢酶(GDH)、1,3-丙二醇氧化还原酶(PDOR)和甘油脱水酶(GDHt)等3种关键酶活的影响.实验表明OP-10能较好改善细胞通透性,胞内释放核酸浓度随添加OP-10量的增加有明显提高.低浓度的OP-10对GDH,PDOR活性及细胞生长有较好的促进作用;发酵8～12 h时添加1.0 g·L-1的OP-10可使1,3-PD浓度和摩尔转化率有较大提高.结合透射电镜发现非离子表面活性剂OP-10损伤膜结构,致细胞通透性改变,有利于充分发挥细胞内酶的催化活性,对细菌生长和1,3-丙二醇的合成有较大促进作用.