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    響應(yīng)面試驗優(yōu)化產(chǎn)琥珀酸放線桿菌GXAS137發(fā)酵粗甘油產(chǎn)丁二酸工藝

    2018-04-20 08:59:04張紅巖王青艷申乃坤
    食品科學(xué) 2018年8期
    關(guān)鍵詞:丁二酸琥珀酸放線

    張紅巖,朱 婧,馮 英,3,李 億,秦 艷,王青艷,梁 戈,申乃坤,4,*

    丁二酸(又名琥珀酸),是一種重要的四碳平臺化合物,可以取代苯合成包括四氫呋喃、N-甲基吡咯烷酮、γ-丁內(nèi)酯、1,4-丁二醇、己二酸等在內(nèi)的250 種以上專用化學(xué)品或大宗化學(xué)品,可廣泛應(yīng)用于食品、塑料、醫(yī)藥、香料等工業(yè)[1]。此外,丁二酸還是合成可降解塑料的主要原料,它可以與丁二醇、乙二醇、丙二醇等縮合聚合生產(chǎn)聚丁二酸丁二醇酯、聚乙二醇丁二酸酯、聚丙二醇丁二酸酯等具有優(yōu)良特性且可完全被生物降解的高分子材料,是丁二酸潛在的最具發(fā)展前景的領(lǐng)域[2]。美國能源部2004年公布的12 種最有潛力大宗產(chǎn)品中,丁二酸排在第一位[3]。目前商品化的丁二酸的主要是以順丁烯二酸、順丁烯二酸酐等石油基材料為原料通過催化加氫或電化學(xué)合成,其過程中伴隨大量溫室氣體及有毒廢棄物的排放,對環(huán)境污染嚴(yán)重。隨著石油資源供應(yīng)日益緊張以及環(huán)境意識的日益增強,化學(xué)法合成逐漸受到限制,不利于丁二酸相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丁二酸具有以可再生的生物質(zhì)資源為原料、發(fā)酵條件溫和、可固定CO2等一系列優(yōu)點,成為近年來國內(nèi)外的研究熱點之一[4-5]。在眾多產(chǎn)丁二酸的微生物中,產(chǎn)琥珀酸放線桿菌(Actinobacillus succinogenes)以其產(chǎn)量高(最高可達110 g/L)、耐受性強(最高可耐160 g/L葡萄糖)等優(yōu)點,是目前最具發(fā)展前景的生產(chǎn)菌種之一[6]。但目前微生物發(fā)酵法生產(chǎn)丁二酸的生產(chǎn)成本偏高,影響了其產(chǎn)業(yè)化的進程。采用廉價或廢棄的非糧生物質(zhì)資源替代葡萄糖進行丁二酸生產(chǎn),不僅是對廢棄的生物質(zhì)資源再利用,而且可以有效降低丁二酸生產(chǎn)原料成本,對促進丁二酸生物發(fā)酵法生產(chǎn)具有重要的意義[7]。國內(nèi)外學(xué)者對乳清[8]、甘蔗汁[9]、糖蜜[10]、面包加工廢料[11]及農(nóng)業(yè)廢棄物[12-13]等原料發(fā)酵生產(chǎn)丁二酸進行了研究,取得了較好的效果,丁二酸生產(chǎn)成本明顯下降。但與化學(xué)合成法相比,生產(chǎn)成本仍然偏高,需要進一步探索更為低廉的原料進行丁二酸生產(chǎn)。

    甘油是作為酒精發(fā)酵和油脂皂化反應(yīng)中的副產(chǎn)物被發(fā)現(xiàn)的,在生物柴油的制備過程中,每生產(chǎn)9 t生物柴油就會副產(chǎn)約1 t粗甘油[14]。伴隨生物柴油規(guī)模的不斷增大,粗甘油產(chǎn)量也會相應(yīng)提高。粗甘油在制備過程中帶入了鹽類、甲醇、皂等雜質(zhì),只有經(jīng)過進一步的純化和精制后才能在醫(yī)藥、化妝品和食品等領(lǐng)域使用,但粗甘油純化精制成本較高,在經(jīng)濟上不可行,導(dǎo)致目前粗甘油價格急劇下跌,幾乎成了工業(yè)的廢棄物,若不及時處理,有可能會成為一種新的污染源[15],進而增加了生物柴油生產(chǎn)企業(yè)的處理成本,降低了經(jīng)濟效益。利用生物技術(shù)將粗甘油作為底物轉(zhuǎn)化為高價格的產(chǎn)品引起了越來越多研究者的關(guān)注[16]。當(dāng)前甘油利用的有效途徑包括:發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇、乙醇、3-羥基丙酸等;制備環(huán)氧氯丙烷、乙二醇二羥基丙酮等[17]。但利用微生物將甘油轉(zhuǎn)化為丁二酸的研究較少,尚處于起步階段[18-19]。與葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)丁二酸相比,粗甘油不僅價格低廉,而且還原性更強,發(fā)酵過程中產(chǎn)生的還原力是葡萄糖的兩倍[20]。但目前甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的產(chǎn)量較低,批次發(fā)酵最高只有29.3 g/L[18],遠低于葡萄糖發(fā)酵水平(110 g/L[6]),需要對發(fā)酵工藝進一步優(yōu)化。而國內(nèi)有關(guān)粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的研究目前還鮮見報道。

    本研究對實驗室前期篩選到的產(chǎn)琥珀酸放線桿菌GXAS137發(fā)酵粗甘油產(chǎn)丁二酸的培養(yǎng)基進行了優(yōu)化,先利用單因素試驗對影響發(fā)酵的主要因素進行優(yōu)化,再利用響應(yīng)面試驗對篩選出的關(guān)鍵因素的濃度進行進一步優(yōu)化,提高丁二酸產(chǎn)量,降低生產(chǎn)成本。與葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)丁二酸相比,粗甘油不僅能夠降低生產(chǎn)成本,而且還實現(xiàn)了廢物資源的有效利用,提高其經(jīng)濟附加值,在資源的有效利用及環(huán)境保護方面均具有重要意義。

    1 材料與方法

    1.1 材料與試劑

    1.1.1 原料

    粗甘油購自南京長江江宇油脂有限公司,其甘油質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為85%,其他雜質(zhì)(水、部分聚甘油等)質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為15%。

    1.1.2 菌種與培養(yǎng)基

    產(chǎn)琥珀酸放線桿菌GXAS137[9]為本實驗室選育獲得,保藏號為:CCTCCM 2011399。

    種子培養(yǎng)基:葡萄糖20 g/L,酵母提取物10 g/L,玉米漿5 g/L,NaCl 2 g/L,NaH2PO4·2H2O 8.5 g/L,K2HPO415.5 g/L,NaHCO32 g/L,半胱氨酸鹽酸鹽1 g/L,pH值自然,115 ℃滅菌20 min。

    原始甘油發(fā)酵培養(yǎng)基:粗甘油30 g/L,酵母提取物10 g/L,NaCl 5 g/L,(NH4)2SO41 g/L,MgCl2·6H2O 0.5 g/L,CaCl20.5 g/L,MgCO330 g/L,115 ℃條件下滅菌20 min。

    1.1.3 試劑

    酵母提取物、蛋白胨 英國Oxoid公司;葡萄糖、碳酸氫鈉、氯化鈉、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鉀 生物工程(上海)股份有限公司;其他均為分析純。

    1.2 儀器與設(shè)備

    DG250小型厭氧工作站 英國Don Whitley Scientific公司;U-3000高效液相色譜(high performance liquid chromatography,HPLC)儀 美國戴安公司;色譜柱Rezex ROA-Organic Acid H+(8%)(300 mm×7.8 mm) 美國菲羅門公司。

    1.3 方法

    1.3.1 培養(yǎng)與發(fā)酵條件

    種子培養(yǎng):將甘油保藏的菌種接種到液體種子培養(yǎng)基進行活化,37 ℃培養(yǎng)15 h后,按照5%接種量(體積分?jǐn)?shù),下同)接種于裝有95 mL種子三角搖瓶(容積為250 mL)中,37 ℃培養(yǎng)8 h,可得到成熟種子。

    發(fā)酵過程:按8%接種量接種于裝有92 mL發(fā)酵培養(yǎng)基的三角搖瓶中進行發(fā)酵,置37 ℃發(fā)酵72 h進行產(chǎn)物分析。

    1.3.2 樣品分析測定[9]

    1.3.2.1 樣品預(yù)處理

    樣品在轉(zhuǎn)速為12 000 r/min條件下離心10 min,取上清液進行適當(dāng)稀釋,然后用0.22 μm孔徑的無菌濾膜過濾后,HPLC檢測發(fā)酵液丁二酸、乙酸、甲酸及殘甘油質(zhì)量濃度。

    1.3.2.2 有機酸含量測定

    采用HPLC法,自動進樣器,流動相為2.5 mmol/L H2SO4溶液(pH 2.5),流速0.6 mL/min,柱溫45 ℃,自動進樣器進樣,進樣量10 μL,紫外檢測器的波長為210 nm。

    1.3.2.3 甘油含量測定

    采用HPLC法,紫外檢測器與示差檢測器聯(lián)用,示差檢測器的溫度為50 ℃。

    1.3.3 粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸條件優(yōu)化

    1.3.3.1 單因素試驗

    在前期實驗的基礎(chǔ)上[9-10],對粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸條件進行了預(yù)實驗,發(fā)現(xiàn)碳源、氮源及電子受體對丁二酸產(chǎn)量影響較大,需要進一步進行優(yōu)化。在粗甘油質(zhì)量濃度為30 g/L時,考察不同電子受體對甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的影響;在確定電子受體情況下,考察粗甘油質(zhì)量濃度對丁二酸發(fā)酵的影響;在確定電子受體及粗甘油質(zhì)量濃度時,考察不同種類的氮源對丁二酸產(chǎn)量的影響,以期篩選出合適廉價氮源,以替代價格昂貴的酵母提取物。

    1.3.3.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗

    在單因素試驗的基礎(chǔ)上,借助響應(yīng)面試驗設(shè)計Design-Expert 8.0軟件的Box-Behnken設(shè)計原理,以丁二酸產(chǎn)量考察指標(biāo),對粗甘油、電子受體二甲基亞砜(dimethyl sulfoxide,DMSO)及玉米漿質(zhì)量濃度這3 個顯著性影響因素各取低(-1)、原點(0)、高(1)三水平進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗,各個因素水平如表1所示。

    表1 響應(yīng)面試驗因素與水平Table 1 Coded levels and corresponding actual levels of independent variables used in central composite design

    1.4 數(shù)據(jù)處理

    實驗數(shù)據(jù)取3 次平均值;圖表采用Origin 8.0及Excel 2007進行處理繪制,響應(yīng)面試驗設(shè)計與分析采用Design-Expert 8.0軟件。

    2 結(jié)果與分析

    2.1 不同電子受體對甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的影響

    微生物代謝甘油過程中為了維持氧化還原電位平衡,一部分被還原成1,3-丙二醇排除細胞外,另一部分被氧化成磷酸二羥丙酮進入糖酵解途徑。但產(chǎn)琥珀酸放線桿菌的代謝通路中缺少1,3-丙二醇代謝途徑,所以代謝過程中電子受體供應(yīng)不足,在以甘油為碳源培養(yǎng)基中生長較差,只有在外源添加電子受體的情況下才能實現(xiàn)FAD+的再生[18]。所以本研究在初始發(fā)酵培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上,分別添加10 g/L亞甲基藍、DMSO、乙偶姻、二羥基丙酮、亞硝酸鈉為電子受體進行丁二酸生產(chǎn)。37 ℃條件下發(fā)酵72 h,HPLC分析測定樣品,每組設(shè)3 個平行,結(jié)果取平均值(下同)。

    圖1 不同電子受體對粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的影響Fig. 1 Effect of different electron acceptors on the production of succinic acid

    從圖1可知,產(chǎn)琥珀酸放線桿菌GXAS137可以利用粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸,丁二酸為主要產(chǎn)物,主要副產(chǎn)物為乙酸和甲酸。但不添加任何電子受體時,丁二酸產(chǎn)量較低,只有4.76 g/L,而且菌體生長較差,這與文獻報道的產(chǎn)琥珀酸放線桿菌CGMCC 1593[20]及NJ 113[21]不能利用甘油不同,這可能是不同菌株的代謝差異造成的。當(dāng)添加DMSO為電子受體時,丁二酸產(chǎn)量最高,可達16.88 g/L;而添加其他電子受體丁二酸產(chǎn)量高于對照組,但低于DMSO組。因此,DMSO為粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸合的最適電子受體。這可能是由于外源添加DMSO有利于維持細胞的氧化還原平衡(FAD+/FADH2),實現(xiàn)細胞體內(nèi)輔酶的再生,從而增加了丁二酸產(chǎn)量[19]。

    2.2 粗甘油質(zhì)量濃度對丁二酸產(chǎn)量的影響

    碳源含量對產(chǎn)琥珀酸放線桿菌生長和丁二酸合成影響極大,碳源含量較低時,不利于丁二酸高濃度生產(chǎn)[22];但碳源含量過高時會抑制菌體生長及丁二酸合成。Urbance等[23]研究表明,當(dāng)葡萄糖為碳源時,70 g/L或者更高質(zhì)量濃度的葡萄糖會抑制產(chǎn)琥珀酸放線桿菌生長,這一結(jié)論得到大多數(shù)學(xué)者驗證[24-25]。為了研究粗甘油質(zhì)量濃度對丁二酸產(chǎn)量的影響,在初始發(fā)酵培養(yǎng)基(不含碳源)的基礎(chǔ)上,分別添加粗甘油質(zhì)量濃度為30、40、50、60、70 g/L,并添加10 g/L的DMSO作為電子受體,考察粗甘油質(zhì)量濃度對丁二酸產(chǎn)量的影響,結(jié)果見圖2。

    圖2 粗甘油質(zhì)量濃度對粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的影響Fig. 2 Effect of crude glycerol concentration on the production of succinic acid

    從圖2可以看出,當(dāng)粗甘油質(zhì)量濃度低于50 g/L時,丁二酸隨著粗甘油質(zhì)量濃度的增加而升高;而當(dāng)質(zhì)量濃度超過50 g/L時,丁二酸產(chǎn)量會隨粗甘油質(zhì)量濃度增加而降低;當(dāng)粗甘油質(zhì)量濃度為70 g/L,丁二酸的合成受到嚴(yán)重抑制,產(chǎn)量只有16.21 g/L。因此,粗甘油最適質(zhì)量濃度為50 g/L,此時丁二酸產(chǎn)量最高,達到32.06 g/L。粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的最適質(zhì)量濃度遠低于葡萄糖(70~75 g/L)[10,12],這可能與粗甘油的滲透壓較高且含有甲醇、鹽類等有害成分有關(guān)。

    2.3 氮源種類及質(zhì)量濃度對丁二酸產(chǎn)量的影響

    氮源是構(gòu)成微生物菌體和一些代謝產(chǎn)物的必需營養(yǎng)元素,產(chǎn)琥珀酸放線桿菌本身不能合成生物素、煙酸、甲硫氨酸等生長因素[26],需要添加合適的氮源來提供生長所需的氨基酸和維生素等生長因素,因此,對氮源的要求較高。前人研究表明酵母提取物為氮源時,丁二酸產(chǎn)量遠高于其他氮源[12,25]。但酵母提取物的價格較高,會顯著增加生產(chǎn)成本,嚴(yán)重阻礙丁二酸大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),需要積極探索其他價格低廉的替代氮源。因此,以50 g/L的粗甘油為碳源,分別添加酵母粉(總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)12.5%)8 g/L、蛋白胨(總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)12.7%)7.87 g/L、牛肉膏(總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)13.1%)7.63 g/L、玉米漿(總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.4%)13.51 g/L、硫酸銨(總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)21%)4.76 g/L作為氮源,設(shè)定添加總氮終質(zhì)量濃度為1.0 g/L,對照組不加入任何氮源,考察不同種類的氮源對粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的影響。發(fā)酵72 h后,分析測定樣品,結(jié)果見圖3。

    圖3 不同氮源對粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的影響Fig. 3 Effect of different nitrogen sources on the production of succinic acid

    從圖3可以看出,酵母提取物為粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的最適氮源,此時,丁二酸產(chǎn)量為32.13 g/L,其次為玉米漿,丁二酸產(chǎn)量達到30.24 g/L;蛋白胨及牛肉膏為氮源時,丁二酸產(chǎn)量分別為22.35 g/L和24.61 g/L;而空白對照及硫酸銨為氮源時幾乎無丁二酸產(chǎn)生。

    圖4 玉米漿質(zhì)量濃度對粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的影響Fig. 4 Effect of corn steep liquor concentration on the production of succinic acid

    通過進一步對玉米漿質(zhì)量濃度進一步優(yōu)化(圖4),當(dāng)玉米漿質(zhì)量濃度為16 g/L時,丁二酸產(chǎn)量達到32.06 g/L,幾乎與酵母提取物為氮源時的丁二酸產(chǎn)量相當(dāng),這可能與玉米漿中含有豐富的可溶性蛋白、生長素和一些前體物質(zhì),能滿足產(chǎn)琥珀酸放線桿菌的生長、發(fā)酵[10]。而玉米漿價格(國產(chǎn)約2 500 元/t)遠低于酵母提取物(國產(chǎn)約5 000 元/t),可顯著降低丁二酸生產(chǎn)成本。因此,選擇玉米漿作為粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的氮源。

    2.4 響應(yīng)面試驗結(jié)果

    2.4.1 響應(yīng)面試驗設(shè)計及結(jié)果

    根據(jù)單因素試驗確定的3 個因素,利用Box-Behnken試驗設(shè)計三因素三水平共15 個試驗點進行響應(yīng)面分析。析因點共12 個,用于考察3 個變量在3 個不同水平下對丁二酸產(chǎn)量的影響;零點為區(qū)域的中心點,重復(fù)3 次(試驗號1、4、15),用于估計試驗的誤差。結(jié)果見表2。

    表2 Box-Behnken試驗設(shè)計與結(jié)果Table 2 Box-Behnken design with response variable

    2.4.2 模型方程的建立與顯著性檢驗

    根據(jù)表2的試驗結(jié)果,利用Design-Expert 8.0對丁二酸產(chǎn)量Y值與各因素進行多元回歸分析,同時擬合得二次回歸方程:

    方程的決定系數(shù)R2為0.994 0,說明該回歸方程的擬合度很好,可以通過該回歸方程對實際試驗結(jié)果進行分析。進一步對響應(yīng)面試驗方差進行分析,結(jié)果見表3。

    表3 Box-Behnken試驗方差分析結(jié)果Table 3 Analysis of variance of response surface regression model

    由表3可知,模型P<0.0001,達到極顯著水平,說明該試驗?zāi)P惋@著;決定系數(shù)R2等于0.994 0,說明建立的該模型能解釋99%響應(yīng)值的變化;復(fù)合相關(guān)系數(shù)R為0.983 2,說明該模型擬合程度良好,失擬項不顯著(P>0.05)。以上分析表明模型擬合度較好,試驗誤差較小,模型的預(yù)測值能與實際試驗值間具有高度相關(guān)度[14]。

    由表3回歸模型系數(shù)顯著性檢驗結(jié)果可知:因素一次項X1、X3對丁二酸的產(chǎn)量影響極顯著(P<0.01),X2影響顯著(P<0.05);交互項X1X3影響顯著(P<0.05),X1X2、X2X3影響不顯著(P>0.05);二次項X12、X22、X32對丁二酸產(chǎn)量影響極顯著(P<0.01);這表明試驗各因素與響應(yīng)值之間不是簡單的線性關(guān)系[27]。各因素對丁二酸產(chǎn)量的影響程度為:X1>X3>X2,即粗甘油質(zhì)量濃度>玉米漿質(zhì)量濃度>DMSO質(zhì)量濃度。

    2.4.3 響應(yīng)面分析

    響應(yīng)面是各因素對響應(yīng)值影響對所構(gòu)成的三維空間曲面圖,它可以直觀反映出各個因素與響應(yīng)值的交互作用,提供一種形象的觀測響應(yīng)值和試驗參數(shù)水平關(guān)系的方法[28]。曲面越陡峭,說明因素對響應(yīng)值影響越大。響應(yīng)面中各因素的等高線形狀可以反映因素間交互作用的顯著程度。如等高線的性狀為橢圓形,表明兩因素交互作用顯著;但如果等高線性狀為圓形,則表明兩因素的交互作用不顯著[29]。通過對上述多元回歸方程作響應(yīng)面及等高線圖,結(jié)果見圖5。

    圖5 各因素交互作用對丁二酸產(chǎn)量影響的響應(yīng)面及等高線圖Fig. 5 Response surface and contour pots showing the interactive effects of variables on succinic acid yield

    由圖5可知,各因素對響應(yīng)面的陡峭程度的影響為:粗甘油質(zhì)量濃度>玉米漿質(zhì)量濃度>DMSO質(zhì)量濃度,這說明粗甘油對丁二酸產(chǎn)量影響最大,其次為玉米漿,DMSO影響最小,這與方差分析結(jié)果一致。從等高線圖可知,因素粗甘油與DMSO質(zhì)量濃度及DMSO與玉米漿質(zhì)量濃度間的等高線為圓形,因素的交互影響不顯著;而粗甘油與玉米漿質(zhì)量濃度的等高線為橢圓形,沿粗甘油方向峰值移動的等高線密度明顯大于玉米漿方向,這說明粗甘油與玉米漿見有交互影響,且粗甘油對丁二酸產(chǎn)量影響較大。

    2.4.4 模型最高點預(yù)測及驗證實驗結(jié)果

    對獲得的模型中影響不顯著的因素X1X2、X2X3去除,運用軟件Design-Expert 8.0重新構(gòu)建模型,并對方程的最大值進行求解,得到響應(yīng)面的最高點。最佳點時X1、X2、X3的值分別為0.543、0.176、0.689,對應(yīng)各因素的實際值分別為粗甘油55.43 g/L、DMSO 10.35 g/L、玉米漿17.69 g/L,此點丁二酸產(chǎn)量為37.11 g/L。

    為了檢驗?zāi)P皖A(yù)測的準(zhǔn)確性,在最優(yōu)條件下設(shè)置3 個平行實驗進行驗證,37 ℃發(fā)酵72 h,HPLC分析測定結(jié)果。獲得丁二酸產(chǎn)量的平均值為(37.02±0.41)g/L,與預(yù)測值基本一致(P>0.05),這說明建立的模型具有很好的可靠性和重復(fù)性。此時,丁二酸得率為66.79%,生產(chǎn)強度為0.51 g/(L·h),與優(yōu)化前丁二酸產(chǎn)量16.88 g/L相比,提高了1.19 倍。從而也證明了響應(yīng)面法優(yōu)化培養(yǎng)基配方的有效性,對于其他發(fā)酵條件優(yōu)化也具有一定的參考價值。

    3 結(jié) 論

    本研究對產(chǎn)琥珀酸放線桿菌GXAS137發(fā)酵粗甘油產(chǎn)丁二酸的條件進行優(yōu)化,提高了丁二酸產(chǎn)量,降低了生產(chǎn)成本。先通過單因素試驗對粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的電子受體、粗甘油質(zhì)量濃度及氮源進行了優(yōu)化,又通過響應(yīng)面試驗確定重要參數(shù)的最佳水平。結(jié)果表明:DMSO是粗甘油發(fā)酵產(chǎn)丁二酸的最適電子受體,玉米漿可替換價格昂貴的酵母粉作為發(fā)酵的氮源,各因素的最佳條件為粗甘油55.43 g/L、DMSO 10.35 g/L、玉米漿17.69 g/L,此條件下丁二酸產(chǎn)量達到37.02 g/L,丁二酸得率為66.79%,生產(chǎn)強度為0.51 g/(L·h)。與優(yōu)化前的丁二酸產(chǎn)量16.88 g/L相比,丁二酸產(chǎn)量提高1.19 倍,說明模型準(zhǔn)確有效。研究結(jié)果表明產(chǎn)琥珀酸放線桿菌GXAS137可以高效率轉(zhuǎn)化粗甘油生產(chǎn)丁二酸,不僅可為丁二酸的生物煉制提供廉價的可再生原料,而且還可以廢棄甘油排放帶來的環(huán)境問題,實現(xiàn)廢物的資源化,在資源的有效利用及環(huán)境保護方面均具有重要意義。

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