2,3-丁二醇的絮凝预处理研究

为使生物法制备2,3-丁二醇的后续分离纯化过程顺利进行,研究了絮凝法预处理2,3-丁二醇发酵液。选用10种絮凝剂,以絮凝率和蛋白去除率为指标,分别考察了絮凝剂、质量浓度、pH值、温度和搅拌时间等条件对2,3-丁二醇发酵液的絮凝效果、浓度及后续萃取过程的影响,得出较优絮凝条件:以氯化铁为絮凝剂,质量浓度为23 g/L,pH值5.1,温度为20—50℃,搅拌时间15 m in,静置20 m in。在此工艺条件下,2,3-丁二醇的絮凝率和蛋白去除率均可高达98%以上,为后续的分离纯化过程奠定基础。     

2,3-丁二醇的发酵生产

能源危机和环境污染使得化工行业的发展举步维艰,亟待开发新的发展模式,以可再生能源为原料的生物炼制技术成为可行的途径之一。2,3-丁二醇的发酵生产是现代生物炼制的重要课题之一。2,3-丁二醇作为一种大宗的化学产品具有广泛的应用价值,尤其在化工、食品、燃料、医药等领域。本文简要描述了2,3-丁二醇在微生物体内的代谢途径,着重讨论了2,3-丁二醇的发酵生产,对发酵的菌种种类、菌种诱变和定向改造、各种发酵影响因素（包括底物、pH值、溶氧、温度以及发酵方式）进行了详细的归纳总结,同时展望了2,3-丁二醇发酵生产的研究发展方向。     

生物基化学品2,3-丁二醇的研究进展

从2,3-丁二醇的发酵研究(菌株、非粮碳源、发酵工艺)和下游处理技术两方面对生物法生产2,3-丁二醇的研究进展进行了概述,并对不同的分离方法进行了比较,指出降低2,3-丁二醇的生产成本应从菌种选育、发酵工艺优化及高效廉价节能的分离工艺研究出发,并在此基础上进行系统优化、展开2,3-丁二醇的应用研究是今后生物法生产2,3-丁二醇研究应关注的问题.     

微生物发酵法生产2,3-丁二醇的研究进展

从发酵菌株、发酵底物、发酵工艺以及分离提取方法等方面概述了微生物发酵法生产2,3-丁二醇的研究进展,并讨论了2,3-丁二醇发酵过程中存在的问题,同时指出,选育理想菌株并进一步对2,3-丁二醇的生化代谢途径中不同酶的动力学行为展开针对性的研究、应用数学工具优化发酵工艺并在此基础上对2,3-丁二醇的系列衍生物进行开发应用是今后研究的重点。     

2,3-丁二醇萃取-精馏耦合工艺开发研究

在前期液-液相平衡研究的基础上,得出正丁醇、乙酸乙酯及乙酸丁酯在萃取2,3-丁二醇时的不同特点.并根据其特点,分别设计了2条创新的间歇-循环的萃取-精馏耦合工艺.根据乙酸乙酯、乙酸丁酯分配系数小、相比(质量比)要求较大的特点,设计萃取-精馏耦合工艺一(即溶剂循环、料液间歇进料),该工艺具有相比逐渐增大、溶剂循环萃取的特...     

2,3-丁二醇发酵液的双水相萃取

研究了从发酵液中双水相萃取2,3-丁二醇的工艺条件,以目标产物的分配系数和回收率为指标,分别考察了不同双水相萃取体系以及相组成对2,3-丁二醇分配的影响,确定了适合于2,3-丁二醇发酵液萃取的最佳相组成. 结果表明,适合2,3-丁二醇双水相萃取的体系为乙醇/硫酸铵体系,对于絮凝后的发酵液,采用硫酸铵浓度为20%(w)、乙醇浓度为27%(w)的双水相体系,发酵液中2,3-丁二醇的分配系数和回收率最高,分别达到了7.4和90.18%. 该工艺操作简单,能够有效地分离发酵液中的2,3-丁二醇.     

光催化合成2,3-二(4-吡啶基)-2,3-丁二醇的新方法

研究了2,3-二(4-吡啶基)-2,3-丁二醇的合成,以及Ti O2等催化剂在乙醇体系中和光催化条件下催化4-乙酰基吡啶合成2,3-二(4-吡啶基)-2,3-丁二醇的快慢。结果表明,在以乙醇为溶剂,Ti O2等催化剂存在下的氙光环境中,4-乙酰基吡啶能够在较短时间内偶联成2,3-二(4-吡啶基)-2,3-丁二醇。     

Zn-PTFE复合电极电合成2,3-二甲基-2,3-丁二醇

研究以自制的Zn -PTFE复合电极为阴极 ,电合成 2 ,3 二甲基 2 ,3 丁二醇 (频那醇 )。探讨了复合电极中PTFE质量分数、阴极电流密度、电解液温度、电解电量对频那醇产率的影响。实验结果表明 :以Zn -PTFE [w(PTFE) =6 .2 5 % ]复合电极为阴极 ,当阴极电流密度为 2 .5A/dm2 ,电解液温度为 15℃ ,电解至理论电量的 140 %时 ,电合成频那醇的产率可达 5 3.6 % ,产品的红外谱图与标准谱图相符。     

2,3-丁二醇液相脱水制备甲乙酮反应研究

研究了2,3-丁二醇液相脱水生成甲乙酮(MEK)的反应,对浓硫酸、对甲苯磺酸、ZSM-5分子筛以及自制固体酸的催化活性进行比较,发现对甲苯磺酸对2,3-丁二醇脱水制备甲乙酮的催化性能较好。以对甲苯磺酸做催化剂,优化实验装置,通过对实验结果进行分析得到最佳的反应条件为:采用反应精馏装置,催化剂用量为2,3-丁二醇质量的3%,塔顶温度控制在70～80℃,反应时间为5.5h,产品收率可达到78.9%。此外,还考察了脱水副反应生成的高沸点缩合物的水解反应,硫酸用量为缩合物质量的1%,反应时间为100min,MEK收率为93.3%。     

2,3-丁二醇发酵过程的菌体生物质回收利用初步研究

研究了在粘质沙雷氏菌利用蔗糖生产2,3-丁二醇过程中,回收利用菌体制备溶菌液替代发酵培养基中氮源。摇瓶发酵培养中,2,3-丁二醇浓度为39.3 g.L-1,与酵母粉作为氮源相比,产物浓度相近;以多次回收废菌体制成的溶菌液替代酵母粉作为氮源,2,3-丁二醇浓度略低。3.7 L发酵罐实验中,共有221.95 g.L-1蔗糖被利用,2,3-丁二醇最高浓度为109.2 g.L-1,2,3-丁二醇转化率达到0.492 g.g-1、产率达到2.6 g.L-1.h-1。     

盐析萃取菊芋发酵液中的2,3-丁二醇(英文)

The removal of solid impurities and separation of target products from a fermentation broth is becoming more tedious with the utilization of lignocelluloses as source of substrate.2,3-Butanediol,an important chemical used widely is also a main product of sugar-based fermentation carried out by Klebsiella pneumoniae.In this study,we investigated the use of salting-out extraction(SOE) that employed a K2HPO4/ethanol system consisting of 21% ethanol and 17% K2HPO4(mass fraction) to separate 2,3-butanediol from the viscous Jerusalem artichoke-based fermentation broth.After SOE,about 98% of solid matters was removed,and the viscosity decreased from 72.5 mPa s in the original fermentation broth to 4.4 mPa s in the top phase.The partition coefficient and yield of 2,3-butanediol reached 13.4 and 99%,respectively,and 89% of soluble proteins was removed from the broth.The results showed that SOE is an efficient way for isolating 2,3-BD from a highly viscous fermentation broth by removing much of the solid matters within the broth.     

电脱水技术应用于发酵产品固液分离的基础及特性

以酵母为模拟体系研究电脱水技术在发酵产品固液分离过程中的应用可行性. 考察了不同操作条件，包括酵母悬浮液初始pH、初始电导率、酵母浓度及电流强度对脱水率的影响，测定了上述条件下酵母细胞表面电动电位(即z电位)的变化规律. 研究结果表明，酵母细胞的表面电性质与电荷密度决定着电脱水过程的速率及脱水率.     

絮凝与膜超滤耦合预处理谷氨酰胺发酵液

采用絮凝与膜超滤相耦合的方法对谷氨酰胺发酵液进行预处理 ,详细讨论了壳聚糖做絮凝剂去除菌体和膜超滤去除蛋白和多糖等的效果及影响因素。实验表明 ,在壳聚糖质量浓度为80 0～ 10 0 0 g/m3 ,发酵液为 pH =4 0～ 6 0 ,温度 2 5℃左右 ,快速搅拌与慢速搅拌相结合的操作条件下 ,絮凝效果最佳 ,菌体去除率超过 95 %。采用截留相对分子质量为 6 0 0 0的中空纤维膜超滤絮凝后的谷氨酰胺发酵液 ,蛋白去除率 70 4 % ,总有机碳降低 5 7 3% ,大部分的蛋白和多糖被除掉。该预处理方法具有工业应用的前景     

甘油发酵液的絮凝除菌研究

利用高分子絮凝剂絮凝去除甘油发酵液中的菌体，考察了pH值，絮凝剂用量，絮凝温度对絮凝效果的影响，结果表明：适宜的絮凝条件为pH=5-10，温度30－40℃，ρ（絮凝剂）＝0．7－0．8g/L，此时菌体絮凝剂（FR）可达90％以上。经絮凝处理后，滤速为未加絮凝剂的2．5－4．5倍；滤液中菌体去除率达100％，固形物的回收量为未知絮凝剂的2．1倍，滤饼的含湿量由71％增加到78％。     

发酵液中乳酸的电渗析法分离

采用电渗法分离发酵液中低浓度乳酸,考察了电渗析器的操作条件对极限电流密度和乳酸电年速率的影响,并分别用修正的Ｗｉｌｓｏｎ公式和乳酸电渗析速率方程描述了它们之间的关系。     

基于离子交换层析技术提取发酵液中的丙酸

用7种不同性能的阴离子交换树脂吸附发酵液中丙酸,考察了发酵液酸化方式及pH值对吸附量的影响,分析了不同浓度H2SO4的解吸情况,比较了多柱串联组合层析提高丙酸收率的可行性. 结果表明,大孔弱碱性丙烯酸系阴离子交换树脂ZGD630对发酵液中的丙酸吸附量最高,采用H型阳离子交换树脂D001酸化工艺,当pH值由6.5降至3时,ZGD630树脂对发酵液中丙酸的静态吸附量从54.34 mg/g提高至110 mg/g,动态吸附量达152.5 mg/g. 用4 mol/L H2SO4进行解吸,丙酸浓度最高达81.8 g/L,为初始发酵液的2.12倍. 采用3柱串联组合层析时丙酸收率达62.15%,较单柱层析显著提高.     

发酵液中乳酸的盐析萃取

研究了一种利用盐析萃取法分离发酵液中乳酸的新方法. 通过系统考察乳酸在不同盐析萃取体系中的分配规律,发现K2HPO4-甲醇和K2HPO4-乙醇体系适合分离发酵液中的乳酸. 发酵液中乳酸浓度为167 g/L时,采用25%(w) K2HPO4-26%(w)甲醇盐析萃取体系,乳酸的分配系数和回收率分别为4.01和86.0%;采用14%(w) K2HPO4-30%(w)乙醇盐析萃取体系,乳酸的分配系数和回收率分别为3.23和90.6%. 此时上相中残余葡萄糖、菌体和可溶性蛋白的去除率分别达67.3%, 100%和85.9%.     

盾叶薯蓣糖化液发酵生产2,3-丁二醇

利用克雷伯氏杆菌以盾叶薯蓣糖化液为底物发酵生产2,3-丁二醇(2,3-BD),考察了2,3-BD浓度、生产强度、有机酸生成及代谢流量分布情况. 结果表明,盾叶薯蓣中的有机酸成分能促进三羧酸循环途径和乙酸途径的代谢流,减弱琥珀酸途径的代谢流,从而提高2,3-BD的浓度. 以盾叶薯蓣糖化液为底物,采用批式流加方式,补加固体葡萄糖,发酵56 h,发酵液中2,3-BD最终浓度达到80.20 g/L,乙偶姻与2,3-BD浓度之和最终达到86.19 g/L,生产强度达到1.54 g/(L×h),比单独以葡萄糖为底物时分别提高了8.50%, 7.38%和7.69%.     

Spray Drying of Extracts from Red Yeast Fermentation Broth

Red yeast rice is a pigmented material that is traditionally used in Asia as a food colorant. In addition to food applications, red yeast rice is known in traditional Chinese medicine for its therapeutic actions. The aim of this work was to study the quality interactions during spray drying of extracts from the Monascus ruber van Tiegham fermentation broth. The quality indicators used for the dry powder properties were the levels of monacolin K, ratio of red to yellow pigments, as well as their antioxidant activity. The experiments followed a Box-Behnken design to study the effects of the adjuvant/drug ratio, adjuvant incorporation time, and oulet drying temperature on the pharmacotechnical, chemical, and biological properties of the dry extract. The influences of these factors on the characteristics of the dry powder were evaluated by the bulk density, tapped density, Carr index, Hausner factor, residual moisture content, water activity, antioxidant activity, monacolin K, yellow-to-red pigment ratio, and antioxidant activity. The analysis of variance (ANOVA) on experimental data revealed that an increase in drying temperature significantly increased the dry powder yield and caused an improvement in powder flow properties, which may be related to lower moisture contents. The drying temperature did not affect the monacolin K content in dry powder but showed a complex influence on its antioxidant activity. The increase in drying adjuvant-to-drug ratio affected the yield and also indicated a protective effect on the monacolin K content. The duration of drying adjuvant incorporation had little or negligible effect on powder properties. The dry extracts of red yeast rice showed adequate properties and the process proposed herein can be used to prepare nutraceutical products.