黄连木油生物柴油副产物甘油发酵转化1,3-丙二醇的研究

摘要

黄连木(Pistacia chinensis Bunge)，漆树科，别名楷木、黄楝、木楝、油子、黄连芽等。地理分布较广，具有抗旱、耐瘠薄、适应性强等特点，定植后6年左右开花结实，10年左右进入盛果期。黄连木种籽富含油脂，是一种很好的野生木本油料资源[1]。最近研究表明黄连木种籽油还可以制备生物柴油，这对解决目前的能源危机具有重要意义。因此，本文以黄连木种籽为原料，研究黄连木油的提取及其制备生物柴油工艺条件，并测定黄连木油及其制备生物柴油的理化性能，为实现以黄连木油为原料制备生物柴油提供理论依据。用黄连木油生产生物柴油，上层为甲酯层，精制后得生物柴油;下层为富含甘油的副产物即下层甘油液。如果能充分利用下层甘油液，直接利用下层甘油生产如1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、二羟基丙酮等高附加值的工业产品，将会极大降低生物柴油的成本。从而使整个生物柴油产业链步入高速发展的轨道。
　　 有机溶剂1，3-丙二醇在工业生产中有着广泛的应用，它可以用来制造表面活性剂，防腐剂、防冻剂等。同时它也是一种可用于医学、化工、纺织等方面的化学中间体。近年来，通过1，3-丙二醇来合成高分子热塑材料聚对苯二甲酸丙二醇酯，已经引起了越来越多研究者的关注。聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)与其他聚酯高分子材料相比较有许多的优点:柔软不易僵直变形，有弹性不易断裂，抗污物易清洁，可降解无生物危害;表现出巨大的市场潜力。1，3-丙二醇是工业合成PTT的主要原料之一且无法被取代，它的产量和质量直接影响到市场对PTT的需求。国内外研究人员通过大量努力研发出一系列合成1，3-丙二醇的方法，根据合成途径可分为化学合成法和微生物发酵法。由于微生物发酵法较化学合成法来说不需要高温、高压等苛刻条件，非常符合绿色环保的理念，使其在工业生产中具有较大优势，成为被广泛关注的热点研究方向之一。
　　 本实验以黄连木种籽为原料，研究黄连木油的提取及其制备生物柴油工艺条件，所用粗甘油由实验室自制为黄连木籽经过粉碎、萃取、碱性催化后蒸馏制的。用未经处理的粗甘油直接进行转化生产1，3-丙二醇，能够更加贴近实际的工业生产，使实验具有现实参考价值。实验中所使用的菌种为肺炎克雷伯氏菌肺炎亚种(Klebsiellapneumoniae subsp.Pneumonia)，从中国普通微生物菌种保藏中心购得，编号:1.1736。将编号为1.1736的菌株作为出发菌株，通过尝试使用UV并结合氯化锂对出发菌株进行复合诱变，以求提高菌株对1，3-丙二醇的合成能力，并利用产酸圈和产物耐受相结合的方法进行平板筛选。通过反复培养优化最终获得一株理想变异菌株Kps27。Kps27经过多次传代培养，发酵能力表现稳定，产物含量较未诱变之前有显著提升。将该出发菌株分别进行摇瓶培养和摇瓶发酵，在完全厌氧的条件下，获得最高1，3-丙二醇产量，为14.18g/L，甘油的转化率为35.45％。与出发菌株相比较，kps27的1，3-丙二醇产量为22.16g/L，甘油的转化率为55.4％。在流加发酵的模式下，kps27达到的最高浓度为62.1 g/L;乙酸质量浓度提高了58.1％，达到12.3 g/L;乙醇质量浓度降低了39.1％，降低至9.4 g/L。

目录

声明

摘要

1 概述

1．1 生物柴油及其副产物甘油的生产现状及利用

1．2 1，3-丙二醇的研究现状及进展

1．2．1 1，3-丙二醇的简介

1．2．2 1，3-丙二醇的研究发展史

1．3 1，3-丙二醇生物合成途径

1．3．1 甘油代谢路径

1．3．2 1，3-丙二醇的代谢关键酶

1．4 1，3-丙二醇的生产方法

1．5 分析检测方法

1．5．1 气相色谱法

1．5．2 液相色谱法

1．6 论文的研究意义及内容

2 黄连木油生物柴油副产物甘油的制备

2．1 引言

2．2 实验材料

2．2．1 主要材料和试剂

2．2．2 实验仪器

2．3 实验方法

2．3．1 黄连木油的提取工艺

2．3．2 生物柴油的制备及其与副产物甘油等的分离

2．3．3 粗甘油的制备

2．3．4 测定甘油的方法

2．4 结果与分析

2．4．1 实验结果

2．4．2 下层副产物主要成份分析

2．5 结论

3 微生物法生产1，3-丙二醇的研究

3．1 引言

3．2 实验材料与方法

3．2．1 实验原料

3．2．2 实验菌种

3．2．3 培养基

3．2．4 实验仪器

3．3 实验方法

3．3．1 菌种的活化与驯化

3．3．2 种子培养

3．3．3 浓缩筛选

3．3．4 紫外诱变

3．3．5 目的菌株的筛选

3．3．6 菌种生长的生物量

3．3．7 摇瓶发酵实验

3．3．8 分析方法

3．4 实验结果与讨论

3．4．1 菌种的生长曲线

3．4．2 紫外诱变致死率的选择

3．4．3 紫外诱变的筛选

3．4．4 性状稳定性实验

3．5 小结

4 结论

4．1 结论

参考文献

致谢