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        利用生物柴油副產(chǎn)物粗甘油生產(chǎn)二羥基丙酮

        2014-05-04 08:05:48鄭小娟陳萬(wàn)河靳魁奇劉宇鵬
        生物加工過(guò)程 2014年4期
        關(guān)鍵詞:副產(chǎn)物甘油菌體

        鄭小娟,孫 楊,陳萬(wàn)河,靳魁奇,潘 龍,劉宇鵬

        (1.河南大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 生物工程研究所,開(kāi)封 475004;2.保定九孚生化有限公司,保定 071052)

        二羥基丙酮(1,3-dihydroxyacetone,DHA)是一種簡(jiǎn)單的酮糖,化學(xué)性質(zhì)活潑,是重要的醫(yī)藥原料、農(nóng)藥合成中間體、化妝品原料、飼料添加劑、食品保鮮劑、制革工業(yè)中皮革保護(hù)劑、功能性食品添加劑等,具有廣泛的應(yīng)用前景[1-4]。DHA 生產(chǎn)方法有化學(xué)法和微生物發(fā)酵法。與化學(xué)法相比,微生物發(fā)酵法反應(yīng)條件溫和、原料利用率高、產(chǎn)品純度高、工藝簡(jiǎn)單、易于控制、環(huán)境友好,因此顯得更有生命力。從20世紀(jì)70年代起,在德國(guó)、日本、美國(guó)、丹麥等國(guó)家,生物轉(zhuǎn)化法甘油生產(chǎn)DHA在工業(yè)上得到大規(guī)模應(yīng)用[5],國(guó)內(nèi)DHA產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段。

        近些年來(lái),生物柴油作為清潔能源得到了大力發(fā)展[6],在生物柴油的生產(chǎn)過(guò)程中,每生產(chǎn)10 t生物柴油有大約1 t的甘油產(chǎn)生[7],這些粗甘油如果不經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的精制提純就不能被重新利用。但純化過(guò)程繁瑣,成本極高。出于對(duì)環(huán)境和生態(tài)保護(hù),利用生物柴油粗甘油生產(chǎn)一些高附加值的產(chǎn)品是發(fā)酵產(chǎn)業(yè)所努力的目標(biāo),到目前為止,已經(jīng)有以生物柴油副產(chǎn)物粗甘油生產(chǎn)乙醇[8]、丙二醇[1]和丁二醇[9]等的報(bào)道。

        由于國(guó)內(nèi)大多數(shù)生物柴油企業(yè)生產(chǎn)原料主要是餐飲廢油,從而導(dǎo)致副產(chǎn)物粗甘油純度較低,利用其生產(chǎn)下游產(chǎn)品困難;而且粗甘油中含有大量金屬離子及甲醇、游離脂肪酸等有毒物質(zhì)[10],導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)受到抑制,不能直接被利用生產(chǎn)DHA。筆者利用本實(shí)驗(yàn)室成員篩選出的耐高濃度甘油、高轉(zhuǎn)化能力的弗托氏葡糖桿菌(Gluconobacter frateurii)CGMCC5397[11],對(duì)餐飲廢油為來(lái)源的生物柴油副產(chǎn)物粗甘油生產(chǎn)DHA生產(chǎn)工藝條件進(jìn)行初步研究。

        1 材料與方法

        1.1 菌種

        弗托氏葡糖桿菌(Gluconobacter frateurii),河南大學(xué)生物工程實(shí)驗(yàn)室自主篩選,中國(guó)普通微生物保藏中心保藏號(hào):CGMCC5397。

        1.2 生物柴油副產(chǎn)物粗甘油及其預(yù)處理

        生物柴油(由餐飲廢油制備)副產(chǎn)物粗甘油是由唐河金海生物技術(shù)有限公司提供。甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53%,各種離子含量(g/L):SO2-443.9、Zn2+2.848、Ca2+2.800、K+0.315、Fe2+1.730、Fe3+1.800、Cl-4.800、Na+49,pH 1.1。

        預(yù)處理方法:5 mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH為7,沉淀8 h,抽濾,濾液分別通過(guò)732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和D315陰離子交換樹(shù)脂,流速為2 mL/min,稀釋為10%甘油溶液待用。

        1.3 培養(yǎng)基

        一級(jí)種子培養(yǎng)基組成(%):甘油5.0、酵母浸粉1.5、KH2PO40.3,pH 6.0;二級(jí)種子培養(yǎng)基組成(%):甘油3.0、酵母浸粉 1.0、CaCO30.3,pH 6.0;發(fā)酵培養(yǎng)基組成(%):甘油10.0、酵母浸粉1.5、CaCO30.3,pH 6.0;121℃濕熱滅菌20 min。

        以上培養(yǎng)基配制均使用粗甘油配制,根據(jù)所使用粗甘油純度,培養(yǎng)基中甘油濃度已經(jīng)換算成純甘油含量(下同)。

        1.4 培養(yǎng)方法

        搖瓶發(fā)酵:取冷凍管保藏菌株接于裝液量為30 mL一級(jí)種子培養(yǎng)基的250 mL三角瓶,30℃、220 r/min搖床培養(yǎng)24 h,5%接種量接二級(jí)種子,同上條件培養(yǎng)9 h,接裝液量為30 mL發(fā)酵培養(yǎng)瓶,培養(yǎng)48 h。

        發(fā)酵罐分批發(fā)酵:分批發(fā)酵是在7 L發(fā)酵罐(BioFlo 4000,NBS)中,裝液量 4 L,30 ℃條件下進(jìn)行,通氣量為1.2 vvm(vvm表示每分鐘通氣量與罐體實(shí)際料液體積的比值),10 mol/L NaOH控制pH 5.5,發(fā)酵培養(yǎng)基組分同搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)基。

        UAV+RFID實(shí)現(xiàn)在制品的信息采集,其主要工作任務(wù)為RFID讀寫(xiě)器識(shí)別并收集在制品的信息。首先對(duì)于在制品存放區(qū)域來(lái)說(shuō),在制品存放區(qū)域既是需要被識(shí)別的區(qū)域也是障礙區(qū)域,故UAV在飛行過(guò)程中遇到在制品存放區(qū)域時(shí)也需要滿足式(2)。其次,在UAV的飛行路徑中要確保存在節(jié)點(diǎn)Li(xi,yi,zi)與在制品存放區(qū)域的距離小于RFID讀寫(xiě)器的讀取距離。同時(shí)對(duì)在制品存放區(qū)域按照UAV半徑進(jìn)行膨脹,UAV按質(zhì)點(diǎn)處理,則RFID讀寫(xiě)器識(shí)別的適應(yīng)度函數(shù)

        發(fā)酵罐補(bǔ)料分批發(fā)酵:初始總甘油質(zhì)量濃度為50 g/L,當(dāng)甘油質(zhì)量濃度低于20 g/L時(shí),500 g/L滅菌甘油加到罐中,以保持甘油濃度。

        1.5 分析方法

        DHA檢測(cè)通過(guò)HPLC法測(cè)定,條件:Bio-Rad公司Aminex HPX-87H色譜柱(300 mm×7.8 mm,9 μm);UV檢測(cè)器(檢測(cè)波長(zhǎng)270 nm);流動(dòng)相:8 mmol/L H2SO4;柱溫50℃;流速0.5 mL/min;進(jìn)樣量 20 μL。

        甘油檢測(cè)方法:示差折光檢測(cè)器,HPLC條件與DHA檢測(cè)條件相同。

        菌體量測(cè)定方法:取1 mL發(fā)酵液用2%HCl稀釋10倍,振蕩混勻,以蒸餾水為對(duì)照在波長(zhǎng)560 nm下測(cè)其吸光度。

        電導(dǎo)率測(cè)定方法:使用杭州奧立龍TDS.電導(dǎo)筆測(cè)定。

        DHA轉(zhuǎn)化率 =ρ(DHA)/ρ(消耗的甘油)(1)

        Zn2+測(cè)定采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定,AA-6300F型原子吸收光譜儀(日本島津公司),P-800S型空心陰極燈(澳大利亞Photron公司)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 不同離子對(duì)弗托氏葡糖桿菌轉(zhuǎn)化生產(chǎn)DHA的影響

        表1 不同離子對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)和生產(chǎn)DHA的影響Table 1 Effects of different ions on cell growth and production of DHA

        由表1可知:在含有Zn2+的發(fā)酵液中,OD560為2.36,DHA產(chǎn)量34.3 g/L,大大低于其他實(shí)驗(yàn)項(xiàng),由此可知Zn2+可嚴(yán)重抑制G.frateurii CGMCC5397菌體生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)化活性,F(xiàn)e2+、Fe3+、Ca2+和SO2-4對(duì)此也有一定的影響,而Cl-、K+和Na+對(duì)發(fā)酵幾乎沒(méi)有影響。

        為了研究不同濃度的Zn2+對(duì)發(fā)酵的影響,考察不同濃度Zn2+對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)DHA的影響,結(jié)果如圖1所示。由圖1可知:當(dāng)Zn2+質(zhì)量濃度小于0.05 g/L時(shí),隨著離子濃度的增加,菌體量和DHA產(chǎn)量都隨著Zn2+濃度的增加而增加,當(dāng)Zn2+質(zhì)量濃度大于0.1 g/L時(shí),抑制作用明顯增加,DHA產(chǎn)量迅速下降。隨著Zn2+質(zhì)量濃度繼續(xù)增加,超過(guò)1 g/L時(shí),轉(zhuǎn)化幾乎受到完全抑制。

        圖1 Zn2+質(zhì)量濃度對(duì)發(fā)酵的影響Fig.1 Effects of different Zn2+concentrations on DHA fermentation

        2.2 粗甘油預(yù)處理對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)DHA的影響

        為了除去粗甘油中影響發(fā)酵生產(chǎn)DHA的雜質(zhì),特別是Zn2+,筆者選取了一些化學(xué)和物理除雜方法來(lái)進(jìn)行。初始甘油的質(zhì)量濃度為530 g/L,由于黏度過(guò)大不利于處理,加入一倍體積蒸餾水稀釋,通過(guò)調(diào)節(jié)pH使Fe2+、Fe3+及一些酸性蛋白、雜質(zhì)充分沉淀,抽濾除去沉淀物,通過(guò)離子交換樹(shù)脂除去其他一些離子及可溶性蛋白。每步處理后,取此步處理后甘油作為C源配制發(fā)酵培養(yǎng)基,搖瓶發(fā)酵后測(cè)DHA,結(jié)果如表2所示。結(jié)果中每個(gè)值均用3次試驗(yàn)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

        由表2可知:未處理的粗甘油不能生產(chǎn)DHA,隨著不同的處理,電導(dǎo)率不斷降低,DHA產(chǎn)量隨著雜質(zhì)的減少而增加,經(jīng)過(guò)732陽(yáng)離子交換樹(shù)脂處理后,電導(dǎo)率降低到3 278 μS/cm,降低了97%,Zn2+質(zhì)量濃度也由2 848 mg/L降到21 mg/L,經(jīng)過(guò)處理后,甘油收率為88.1%,處理后DHA產(chǎn)量從0提高到74.6 g/L。

        2.3 初始粗甘油濃度的影響

        圖2考察了不同初始濃度粗甘油對(duì)菌體轉(zhuǎn)化生產(chǎn)DHA及菌體生長(zhǎng)的影響。由圖2可知:當(dāng)甘油質(zhì)量濃度為20 g/L時(shí),OD560最大為8.4,但由于甘油濃度過(guò)低,轉(zhuǎn)化生成DHA濃度很低,隨著甘油濃度不斷增加,DHA產(chǎn)量不斷變大,而菌體量趨于平衡;當(dāng)甘油質(zhì)量濃度為100 g/L時(shí),DHA達(dá)到最大質(zhì)量濃度(71.36 g/L)。隨著甘油濃度不斷增加,由于高濃度底物甘油及金屬離子的濃度的增大,菌體生長(zhǎng)受到抑制,菌體量不斷降低,DHA產(chǎn)量也不斷降低。

        圖2 甘油質(zhì)量濃度對(duì)發(fā)酵生產(chǎn)DHA的影響Fig.2 Effects of different glycerol concentrations on DHA fermentation

        表2 粗甘油預(yù)處理對(duì)DHA發(fā)酵的影響Table 2 DHA production from pretreatment biodiesel byproduct glycerol

        2.4 預(yù)處理的粗甘油分批發(fā)酵

        在搖瓶發(fā)酵的基礎(chǔ)上,進(jìn)行處理后生物柴油副產(chǎn)品甘油在7 L發(fā)酵罐中分批發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。初始甘油質(zhì)量濃度為100 g/L,30℃下,通氣量為2 vvm,發(fā)酵48 h,結(jié)果如圖3所示。圖3結(jié)果顯示,用生物柴油副產(chǎn)品甘油進(jìn)行分批發(fā)酵時(shí),菌體在前8 h迅速增長(zhǎng),在32 h時(shí)達(dá)到最大,DHA濃度的增長(zhǎng)延遲于細(xì)胞的生長(zhǎng),在發(fā)酵結(jié)束時(shí)DHA質(zhì)量濃度為74.6 g/L。

        2.5 處理后粗甘油補(bǔ)料分批發(fā)酵

        在分批發(fā)酵的過(guò)程中,底物的抑制作用是影響弗托氏葡糖桿菌轉(zhuǎn)化生產(chǎn)DHA的主要因素(圖4),因此在發(fā)酵過(guò)程采取補(bǔ)料分批發(fā)酵,即初始底物濃度較低,一段時(shí)間后加入一定量底物,使底物一直保持在一個(gè)相對(duì)較低的濃度,結(jié)果如圖4所示。由圖4可知:菌體能快速生長(zhǎng),并且穩(wěn)定期得到延長(zhǎng),底物抑制作用降低,轉(zhuǎn)化效率提高,經(jīng)過(guò)32 h,OD560達(dá)到穩(wěn)定8.37,發(fā)酵結(jié)束后DHA產(chǎn)量為89.5 g/L,比分批發(fā)酵提高20.0%。生產(chǎn)強(qiáng)度為1.86 g/(L·h),甘油轉(zhuǎn)化率為90.1%。

        圖3 生物柴油甘油7 L發(fā)酵罐分批發(fā)酵生產(chǎn)DHAig.3 Time courses of cell growth and production of DHA in 7-L stirred bioreactors with pretreated glycerol

        圖4 生物柴油副產(chǎn)品甘油補(bǔ)料分批發(fā)酵生產(chǎn)DHAFig.4 Production of DHA in fed batch fermentation with crude glycerol

        3 結(jié)論

        通過(guò)對(duì)生物柴油副產(chǎn)物粗甘油性質(zhì)的研究發(fā)現(xiàn),粗甘油中的Fe2+、Fe3+、SO2-4及Zn2+對(duì)菌體的生及轉(zhuǎn)化長(zhǎng)有一定的抑制作用,尤其是Zn2+對(duì)菌體的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)化抑制非常明顯,不適合進(jìn)行生產(chǎn)DHA。通過(guò)調(diào)節(jié)pH、沉淀、過(guò)濾、過(guò)柱等處理后,生物柴油副產(chǎn)物粗甘油可以用于微生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)DHA。在7 L發(fā)酵罐中進(jìn)行補(bǔ)料分批發(fā)酵48 h,DHA產(chǎn)量達(dá)到89.5 g/L。

        隨著能源危機(jī)的加劇,新能源的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越得到重視,而對(duì)新能源副產(chǎn)品的利用也亟須得到解決,本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)初步證明了利用生物柴油副產(chǎn)物粗甘油生產(chǎn)DHA的可行性,為今后的工業(yè)化大生產(chǎn)提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

        [1] Metsoviti M,Paraskevaidik,Koutinas A,et al.Production of 1,3-propanediol,2,3-butanediol and ethanol by a newly isolated Klebsiella oxytoca strain growing on biodiesel-derived glycerol based media[J].ProcessBiochemistry,2012,47(12):1872-1882.

        [2] Brown D A.Skin pigmentation enhancers[J].Journal of Photochemistry and Photobiology B:Biology,2001,63(1):148-161.

        [3] Levy S B.Dihydroxyacetone-containing sunless or self-tanning lotions[J].Journal of the American Academy of Dermatology,1992,27(6):989-993.

        [4] Nguyen B C,Kochevar I.Factors influencing sunless tanning with dihydroxyacetone[J].British Journal of Dermatology,2003,149(2):332-340.

        [5] 李堯.微生物發(fā)酵生產(chǎn)二羥基丙酮的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].四川食品與發(fā)酵,2007,139(5):20-23.

        [6] 陳英明,陸繼東,肖波,等.生物柴油原料資源利用與開(kāi)發(fā)[J].能源工程,2007,1:33-37.

        [7] Johnson D T,Taconi K A.The glycerin glut:options for the value added conversion of crude glycerol resulting from biodiesel production[J].Environmental Progress,2007,26(4):338-348.

        [8] Oh B R,Seo J W,Heo S Y,et al.Efficient production of ethanol from crude glycerol by a Klebsiella pneumoniae mutant strain[J].Bioresource Technology,2011,102(4):3918-3922.

        [9] 張育川.二羥丙酮 (DHA)[J].精細(xì)與專用化學(xué)品,2003,22:21.

        [10] 羅敏健,葉活動(dòng),羅丹明,等.生物柴油生產(chǎn)過(guò)程中粗甘油的預(yù)處理[J].廣東化工,2012,9(5):67-68.

        [11] 劉宇鵬,陳萬(wàn)河,王磊,等.一種微生物發(fā)酵生產(chǎn)二羥基丙酮的菌種 HD924 和方法:中國(guó),20110388519[P].2012-09-28.

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