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摘 要

糖蜜是一种含糖量高的棕黄色粘稠液体，是一种潜在的发酵碳源。聚苹果酸是高附加值的高分子化合物，主要葡萄糖发酵合成，由于葡萄糖价格较高，使用糖蜜替代葡萄糖发酵合成聚苹果酸可以显著降低成本，因此我们对糖蜜为碳源发酵生产聚苹果酸进行了研究。糖蜜中重金属含量较高，我们通过硫酸、亚铁氰化钾结合磷酸三钙预处理方法有效去除重金属离子，使用预处理糖蜜进摇瓶发酵，聚苹果酸摇瓶发酵浓度由5.4g/L增加至36.9g/L，在分批补料发酵中，采用连连续性补料方法保持糖分浓度在20g/L， 聚苹果酸发酵终浓度95.4g/L，生产效率0.52g/L/hr。数据表明，以预处理后的糖蜜为碳源采用连续补料模式生成更高浓度的聚苹果酸是可行的。

关键词：糖蜜，聚苹果酸，预处理，分批补料发酵

Abstract：Molasses is a brownish - yellow viscous liquid with high sugar content. Polymalic acid is a high value-added macromolecule compound, mainly synthesized by glucose fermentation. Due to the high price of glucose, polymalic acid synthesized by using molasses instead of glucose fermentation can significantly reduce the cost. Therefore, we studied the production of polymalic acid by molasses fermentation using carbon source. Heavy metal content is higher in molasses, we through the combination of potassium ferrocyanide sulfate tricalcium pHospHate pretreatment method effectively remove heavy metal ions, molasses in shake flask fermentation using pretreatment, poly (malic acid shaking flask fermentation concentration increased from 5.4 g/L to 36.9 g/L, in partial filling material fermentation, even the continuity of feeding method is used to keep sugar concentration in 20 g/L, poly (malic acid fermentation concentration of 95.4 g/L, the production efficiency of 0.52 g/L/hr. The data show that it is feasible to generate polymalic acid with higher concentration by using the pretreated molasses as carbon source and using the continuous feeding mode.

Keywords：Molasses, polymalic acid, pretreatment, batch fermentation

目录

目录 3

1.1糖蜜的简介 5

1.1.1 糖蜜基本性质与主要成分 5

1.1.2糖蜜的应用研究 5

2.1聚苹果酸简介 6

2.1.1聚苹果酸的结构与性质 6

2.1.3聚苹果酸的合成 7

2.1.4聚苹果酸的应用 7

3.1本论文的研究内容与意义 8

第二章 材料与方法 9

2.1 实验材料 9

2.1.1实验菌种 9

2.1.2 实验试剂与仪器 9

2.1.4 实验培养基 10

2.2糖蜜预的处理方法 10

2.3菌种培养条件 11

2.4分析方法 12

第三章 结果与分析 13

3.1糖蜜预处理方法对金属离子和总糖浓度的影响 13

3.2糖蜜预处理方法对聚苹果酸合成和菌体生长的影响 14

3.3预处理糖蜜补料方法对聚苹果酸的研究 15

结论 18

参考文献 19

致谢 21

第一章 文献综述

1.1糖蜜的简介

1.1.1 糖蜜基本性质与主要成分

糖蜜在常温常压下为粘稠、棕黄色、呈半流动的液体，有酵母的芬芳气息和甜味。糖蜜是制糖工业的副产品，成分复杂，糖蜜含有大量的营养成分，其中主要含有大量的发酵糖（主要是蔗糖），一般在42-50%，另外还含有一些金属离子，悬浮胶体，水分，矿物质，粗蛋白质。糖蜜中的发酵糖使其可以作为发酵原料，合成酵母、味精等生活常用品。

1.1.2糖蜜的应用研究

（1）水产养殖：糖蜜在水产养殖中既提供大量的营养，又减少水中氨氮、亚硝态氮有害成分的含量，有效改善水质效果。朱锦钰等人研究了糖蜜对罗氏沼虾生长和水质的影响，将罗氏沼虾分为两组：实验组加入含35.4%蛋白质的饲料，并且每日适量泼洒糖蜜；对照组只加入含41.9%蛋白质的饲料，在养殖期间，不断降低实验组饲料的蛋白质含量，罗氏沼虾生长无明显变化，养殖效益无显著差异。但是实验组氨氮较对照组低54.0%，亚硝态氮低21.0%。结果显示糖蜜的加入为水中微生物提供碳源，形成生物絮团，降解水中氨氮、亚硝态氮，提高水质质量，同时降低饲料中蛋白质含量的使用。

（2）混凝土缓凝剂：糖蜜还可做混凝土缓凝减水剂，不仅增加水泥的强度，还可以减少水泥的用量。据杨忠岐报道，当糖蜜掺入量为水泥用量的0.6%时，每使用一吨糖蜜减水剂可节约水泥16.7吨。

（3）作为发酵碳源。糖蜜可以作为碳源用于微生物发酵合成有机化合物。班甲等人用裂殖壶菌以糖蜜为碳源发酵生产二十二碳六烯酸。实验研究表明，粗糖蜜中含有大量的杂质抑制菌体的生长和油脂的积累，因此对粗糖蜜进行了处理，将糖蜜稀释至锤度55⁰BX，加入浓硫酸调节pH=2，置于水浴锅温度90⁰C中加热30分钟，取出待温度降低到70⁰C加入NaOH至pH=7，加入3mg/L聚丙烯酰胺，保温10分钟，将糖蜜、葡萄糖混合使用在离心机8000转/分钟下离心10分钟，取上清液。用处理过的糖蜜，杂质含量相对较低，在糖蜜的比例不高于80%时，其培养效果与葡萄糖非常接近，可用于二十二碳六烯酸的生产。李凤等人用重组大肠杆菌以蔗糖和糖蜜为碳源发酵生产丁二酸，大肠杆菌不能直接吸收蔗糖，因此通过引入非PTS蔗糖利用系统，使重组菌株能够代谢蔗糖，通过单一的厌氧发酵，有氧发酵培养菌体，厌氧发酵合成产物，重组菌株消耗蔗糖，产生丁二酸12g/L。而重组菌株先有氧发酵后厌氧发酵，利用蔗糖合成丁二酸终浓度34g/L，利用糖蜜合成丁二酸终浓度30g/L，产量相差不大，因此可以利用糖蜜作为廉价碳源代替蔗糖合成丁二酸。

2.1聚苹果酸简介

2.1.1聚苹果酸的结构与性质

聚苹果酸（Poly（L-malic acid））是一种由L-苹果酸单元连接，用β-酯键结合构成的可溶性聚酯，苹果酸的分子式为HOOCCH₂OHCH₂COOH，主要有α、β、γ三种化学结构，如下图所示。天然存在的苹果酸都是L型的，D型和DL混合型都由化学方法合成。聚苹果酸具有高度的水溶性，易溶于乙醇、吡啶，不溶于乙醚，苹果酸中带有大量的羧基，故聚苹果酸属于阴离子酸，带有刺激性酸味。

α-聚苹果酸

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