产二羟基丙酮菌株的筛选鉴定及发酵工艺研究

1,3-二羟基丙酮是一种重要的精细化工产品，可作为农药合成中间体、精细化工原料和医药前体，用途广泛且使用量大。本研究建立了以二苯胺为显色剂分光光度法测定发酵液中1,3-二羟基丙酮的方法。考察了显色剂用量、反应温度、反应时间、显色稳定时间等因素，确定优化试验条件。本法的线性范围为00.4g/L，样品回收率为100.1%和102.4%。同时考察结果显示，发酵液成分和发酵液中菌体自溶物等不影响测定。本研究从腐烂的水果中筛选到一株能发酵生产1,3-二羟基丙酮的菌株。基于生理生化鉴定及16S rRNA基因序列分析结果，确定该菌属于弗托氏葡萄糖酸杆菌，将其命名为Gluconobacter frateurii HD924。初步发酵实验表明该菌能发酵80g/L的甘油产生63.04g/L的1,3-二羟基丙酮。考察了摇瓶发酵条件对HD924生长和产1,3-二羟基丙酮的影响，用正交法优化了种子培养基，单因素试验表明培养基中CaCO3、玉米浆和甘油对发酵有显著影响，利用响应面分析法（RSM）对培养基成分进行优化，并建立了各因素与二羟基丙酮产量之间的数学模型。当各参数取值分别为CaCO315.22g/L，玉米浆22.13g/L，甘油103.33g/L，二羟基丙酮最大估计值为81.54g/L。优化后二羟基丙酮产量比优化前提高了30.48%，与响应面预测极值基本相符。研究了7L罐发酵过程中通气量和甘油浓度对产1,3-二羟基丙酮的影响，在通气量2vvm，甘油浓度150g/L时1,3-二羟基丙酮产量达到123.70g/L，残余甘油5.62g/L。