微生物发酵法生产2，3-丁二醇的研究

采用响应面法(RSM)对产酸克雷伯氏菌发酵葡萄糖生产2,3-丁二醇的培养基进行了优化。依次通过Plackett-Burman实验、最陡爬坡实验和中心复合实验确定尿素和乙酸的最佳组合为：尿素浓度5.13 g·L-1、乙酸浓度0.703g·L-1。在最佳发酵条件下,2,3-丁二醇得率达0.456 g·g-1,较初始条件提高...     

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。     

微生物发酵法生产1,3-丙二醇研究进展

综述了世界上微生物发酵法生产1,3-丙二醇(PDO)的发酵菌种、发酵工艺、基因工程产物的提取的研究进展,并介绍清华大学化工系在发酵法生产甘油专利技术的基础上,进一步开发了二步发酵由葡萄糖生产PDO的新工艺,并将电渗析脱盐技术引入了PDO的后提取工艺中。通过5000L发酵罐的中试实验表明,发酵液中PDO平均浓度可达62g/L,PDO对甘油摩尔得率0.6,后提取收率80%。     

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...     

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。     

生物转化法生产2,3-丁二醇的研究

介绍国内外关于生物转化法生产2,3-丁二醇的研究情况,其中包括转化过程中菌种的选择及其改造、发酵底物的选择、发酵条件及产量、产物的分离提纯方法等。并对该生物转化过程提出一些新的改进方法,以期降低生产成本,解决日益严重的能源危机和环境污染等问题。     

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%。     

微生物发酵法生产3-羟基丙酸的研究进展

介绍了3-羟基丙酸的性质、用途及生产现状。3-羟基丙酸具有许多优良的化学性质,可以作为中间体合成多种有经济价值的工业用化合物,是一种潜在的重要化工平台产品;迄今为止,人们主要采用化学法合成3-羟基丙酸,但是该法成本较高,分离困难,限制了该化合物的应用。着重介绍了目前国外利用基因工程手段以葡萄糖或甘油为底物微生物发酵法生产3-羟基丙酸的研究进展,并探讨了今后的发展前景。     

香料2,3-丁二酮的合成现状及展望

介绍了香料2,3-丁二酮合成的国内外研究现状,其中着重介绍了微生物发酵法生产中的菌种、工艺以及目标产物的检测方法及高产策略,并对利用微生物发酵法生产2,3-丁二酮存在的问题提出了一些解决方法,以期待减少环境压力,提高香料安全.     

2,3-丁二醇分离纯化中反应精馏工艺

乙醛-环己烷反应萃取体系能够有效分离发酵液中的2,3-丁二醇。文章重点研究了2,3-丁二醇-乙醛反应萃取液的连续水解精馏工艺,为工业化生产提供理论基础。水解精馏使用阳离子交换树脂HZ732为水解催化剂,以2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊环(2,3-丁二醇-乙醛缩醛)水解率为指标,考察了反应段温度、反应段级数、进料速度、进料油水比(2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊环和水摩尔比)和回流比的影响。通过实验得到优化水解精馏工艺条件为:反应段平均温度90℃,反应段理论板数为20,进料油水比为0.6,进料速度0.2 h-1。在该条件下2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊环水解率为73%,未水解2,4,5-三甲基-1,3-二氧戊环被回收。水解液经精馏得到2,3-丁二醇产品,纯度(质量分数)>96%,总收率≥93%。开发了连续水解精馏工艺,为整个工艺工业化实践提供了参考。     

2,3-丁二醇分离提取工艺研究进展

2,3-丁二醇应用广泛,是一种潜在的平台化合物,可以用于替代传统平台化合物——四碳烃。基于能源安全及绿色环保的需求,生物炼制制备2,3-丁二醇受到人们的青睐。与化学法相比,生物炼制制备2,3-丁二醇具有明显的优势。然而,2,3-丁二醇的高沸点及强极性的特点使它难以从发酵液中分离。这成为了生物炼制2,3-丁二醇工艺工业化的瓶颈。因此,开发高效价廉的2,3-丁二醇分离工艺成为研究的重点。本文综述了从发酵液中分离2,3-丁二醇工艺的研究进展。2,3-丁二醇的分离主要包括固液分离、发酵液深处理及2,3-丁二醇精制3个方面,涉及的分离技术包括离心、絮凝、膜过滤、离子交换、电渗析、萃取、精馏等以及相关技术的优化和耦合。提出今后的研究重点在于现有分离工艺的高效整合及新型分离工艺的有效突破。     

剩余污泥厌氧发酵制氢效率的研究进展

剩余污泥中存在大量的微生物,微生物的细胞质富含丰富的有机质(包括糖、蛋白质和脂肪等),但微生物的细胞质被细胞壁包裹,限制了污泥的厌氧发酵。想要改变污泥中有机物的可利用性,必须采用适当的预处理技术,破坏细菌的细胞壁使有机质溶出,以利于后续厌氧发酵产氢。系统介绍了物理﹙微波、超声波和热预处理﹚、化学﹙酸、碱预处理﹚、生物﹙酶预处理﹚等预处理方式及其他因素对污泥厌氧发酵产氢率的影响。     

The thermodynamics and separation process design for the ternary system 1,3-propanediol + 1,3-butanediol + 2,3-butanediol

ABSTRACT

The isobaric vapor–liquid equilibrium (VLE) data at 101.3kPa for (1,3-propanediol(PG) + 1,3-butanediol(BD)), (1,3-PG+2,3-BD) and (1,3-BD+2,3-BD) and for the ternary system of (1,3-PG+1,3-BD+2,3-BD) have been measured. The thermodynamic properties of the non-ideal vapor phase have been considered with the EOS equation. The liquid activity coefficients have been calculated with Wilson, NRTL and UNIQUAC equations, and the binary interaction parameters were regressed by these models. The vapor composition of VLE data were calculated by the optimum parameter group and generated a good consistency to experimental values. Based on all the preceding results, a two-column distillation process was designed.     

微生物合成2,3-丁二醇的代谢工程

2,3-丁二醇（2,3-BD）是一种重要的微生物代谢产物,广泛应用于食品、医药、化工等多个领域。微生物合成2,3-BD的效率不高一直制约着其生物制造工业化进程,应用代谢工程的理论和方法优化微生物的代谢途径有望解决这一问题。本文全面总结了近年来微生物合成2,3-BD研究过程中的菌株改造和构建技术,包括过表达合成途径中的关键酶编码基因、敲除旁路代谢途径关键酶编码基因、应用辅因子工程手段对天然菌株代谢网络进行重新设计和合理改造,以及利用合成生物学技术在模式菌株中构建全新的代谢途径,实现2,3-BD的高效生物合成。最后,本文对未来的研究方向进行了展望,提出了进一步利用先进的合成生物学方法构建高效细胞工厂的指导性建议。     

Production of 2,3-butanediol from diverse saccharides via fermentation

The present study aimed to evaluate the potential use of whey to produce 2,3-BD via the fermentation of lactose and its monosaccharides, glucose and galactose, in a synthetic culture medium (medium 9, M9) using a modified strain of Escherichia coli K12 MG1655 (E. coli JFR12) at a 0.1 L/L (10 vol%) inoculum ratio, 37 °C, atmospheric pressure, an initial pH 7.4, and 100 rpm for 72 h varying the saccharide concentration from 12.5, 25, and 50 g/L. The 2,3-BD yield was ∼80 % of the theoretical yield using 25 g/L of glucose and lactose, corresponding to 0.38 g/g saccharides at a fermentation time of 48 h (glucose) and 72 h (lactose). However, the 2,3-BD yield was halved (0.19 g/g galactose), fermenting 25 g/L of galactose at 48 h. Taking into account these results, two important conclusions were determined: i) E. coli JFR12 could transform galactose into 2,3-BD although its yield was half of the yield observed with glucose at 48 h; and ii) E. coli JFR12 was as efficient as other natural 2,3-BD producers such as Klebsiella species fermenting lactose. However, the E. coli strain has the advantage of being an innocuous strain. To the best of our knowledge, there is no other study presenting the production of 2,3-BD from galactose and lactose with a genetically modified E. coli strain.     

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。     

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.     

Klebsiella pneumoniae发酵菊芋生产2,3-丁二醇的初步研究

对Klebsiella pneumoniae发酵菊芋块茎生产2,3-丁二醇进行了初步研究,通过摇瓶实验考察了不同碳源及培养基中微量元素对发酵的影响. 结果表明,菊芋是良好的发酵2,3-丁二醇的底物,以其为底物时产物浓度和生产强度比葡萄糖发酵提高了42%以上,培养基中不添加微量元素对菊芋发酵基本没有影响,因而可简化培养基成分以降低生产成本. 在发酵罐批式流加实验中,发酵56 h菊芋发酵的产物浓度和生产强度分别为81.47 g/L和1.45 g/(L×h),与葡萄糖发酵结果相当.