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本论文主要研究了克雷伯氏肺炎杆菌KG1发酵生产1,3-丙二醇的工艺。
实验将氧化还原电位(ORP)作为发酵过程一个重要参数来研究,从氧化还原电极的标定和使用方法着手。研究了温度和pH变化对氧化还原电位测定的影响。进而发现氧化还原电位能够灵敏的反应菌体代谢的变化。通过研究氧化还原电位与菌体生长,1,3-丙二醇生成的关系。发现在菌体生长的不同阶段,氧化还原电位有着显著的变化,当ORP维持较低水平的时间越长,菌体的快速生长期和1,3-丙二醇的快速合成期也越长。而且在1,3-丙二醇快速合成期,较低的ORP水平有利于1,3-丙二醇的合成。
以此为根据,研究了培养条件温度和pH对发酵过程中ORP的影响,发现不同温度对ORP的影响差别很大,尝试以变温的方式来调控ORP,结果显示变温处理使得1,3-丙二醇的最终浓度和甘油转化率都有不同程度的下降。而pH的影响一定的范围内不显著。所以两者都不能作为调节ORP的方法来提高发酵水平。
在此基础上研究了酵母粉和NaH2PO4对ORP的影响。发现酵母粉虽然对发酵过程有显著影响,但是对于1,3-丙二醇最终浓度和甘油转换率没有积极作用。对NaH2PO4的研究发现发现较低浓度的NaH2PO4能够降低ORP的水平,较高浓度的NaH2PO4能够延长ORP的相对稳定期。所以通过控制NaH2PO4的补加,调控氧化还原电位的变化,使得1,3-丙二醇的最终浓度,甘油转化率都有了显著的提高。