微生物法生產(chǎn)L-赤蘚酮糖發(fā)酵及提取的研究.pdf

1、L-赤蘚酮糖（L-erythrulose）是一種稀有糖，可作為食品添加劑、化妝品原料、醫(yī)藥前體化合物以及其他稀有糖類生產(chǎn)的起始物質(zhì)等，用途廣泛且使用量大，在工業(yè)應(yīng)用方面具有很高的價(jià)值。本研究分別建立了紫外分光光度法檢測(cè)發(fā)酵液中的 L-赤蘚酮糖以及離子排斥色譜法同時(shí)檢測(cè)發(fā)酵液中的赤蘚糖醇與L-赤蘚酮糖。在紫外分光光度法的建立中以謝里瓦諾夫（Seliwanoff）試劑為顯色劑，考察了顯色劑用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、顯色穩(wěn)定時(shí)間等因素，確定最

2、優(yōu)試驗(yàn)條件。本法的線性范圍為0～1.2 g/L，樣品回收率為101.5％和101.9%，測(cè)定結(jié)果不受發(fā)酵液中底物及菌體自溶物影響，具有快速準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。離子排斥色譜法的建立可以同時(shí)精確檢測(cè)發(fā)酵液中的L-赤蘚酮糖和殘余的底物赤蘚糖醇，以高交聯(lián)度磺化苯乙烯-二乙烯基苯共聚物多孔微球作為固定相的Aminex HPX-87C離子色譜柱為分析柱，利用示差折光檢測(cè)器對(duì)發(fā)酵液中赤蘚糖醇和L-赤蘚酮糖進(jìn)行了較成功的分離，并應(yīng)用于L-赤蘚酮糖發(fā)酵液的產(chǎn)品分

3、析。通過色譜條件優(yōu)化，選定了60℃柱溫和30%乙腈作為流動(dòng)相。發(fā)酵液樣品中赤蘚糖醇和L-赤蘚酮糖的平均回收率在97.2%~101.8%，精密度偏差在0.9%~2.4%范圍內(nèi)。
　　本文研究了Gluconobacter kondoniiHD385利用赤蘚糖醇生產(chǎn)L-赤蘚酮糖的可行性，對(duì)發(fā)酵條件以及發(fā)酵過程中kLa進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果顯示，優(yōu)化后發(fā)酵條件為：轉(zhuǎn)速220 r/min，反應(yīng)溫度30℃，初始pH6.0，氮源選用酵母浸粉；通過對(duì)不

4、同kLa值下的發(fā)酵策略的優(yōu)化，發(fā)酵32 h L-赤蘚酮糖產(chǎn)量為207.9 g/L，生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到6.50 g/L/h。研究了靜息細(xì)胞轉(zhuǎn)化法生產(chǎn) L-赤蘚酮糖的條件，首次應(yīng)用響應(yīng)面法（RSM）設(shè)計(jì)對(duì)Gluconobacter kondonii靜息細(xì)胞轉(zhuǎn)化合成L-赤蘚酮糖進(jìn)行優(yōu)化，并建立了各因素與L-赤蘚酮糖之間的數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明，靜息細(xì)胞濃度、pH值、赤蘚糖醇濃度、反應(yīng)時(shí)間以及溫度對(duì)L-赤蘚酮糖產(chǎn)量均有不同程度影響。響應(yīng)面預(yù)測(cè)產(chǎn) L-赤蘚

5、酮糖的最佳工藝為靜息細(xì)胞濃度1.65%、赤蘚糖醇濃度97.9 g/L、溫度30.2℃、pH值為5，反應(yīng)時(shí)間18 h，此時(shí)L-赤蘚酮糖產(chǎn)量為96.1 g/L，與響應(yīng)面極值相吻合，轉(zhuǎn)化率為98.2%，生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)到5.34 g/L/h，表明優(yōu)化方案達(dá)到了預(yù)期效果。建立了分離提取路線，發(fā)酵液經(jīng)陶瓷膜處理后，采用醇沉法除去發(fā)酵液中蛋白質(zhì)、核酸、多糖等大分子，然后用陰陽離子交換樹脂脫鹽，利用活性炭對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行脫色處理，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮得到 L-赤蘚酮糖