雙水相萃取分離發(fā)酵液中2，3-丁二醇.pdf

1、2,3-丁二醇(2,3-Butanediol)是一種重要的化工原料和液體燃料，被廣泛應(yīng)用于化工、食品、醫(yī)藥、燃料及航空航天等多個領(lǐng)域，其生產(chǎn)方法主要為生物轉(zhuǎn)化法。針對目前生物轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)2,3-丁二醇分離提純困難的問題，本論文從以下方面做了探索性研究。 首先，考察了親水性有機溶劑/無機鹽雙水相萃取體系的分相能力及其對2,3-丁二醇的萃取能力。結(jié)果表明，多種新型雙水相體系對2,3-丁二醇都具有良好的萃取效果，綜合考慮成本和萃取效果，

2、選取了磷酸氫二鉀/乙醇體系、硫酸銨/乙醇體系、碳酸鈉/乙醇體系等三種雙水相體系進行深入研究。通過考察其相圖發(fā)現(xiàn)，這三種體系具有較寬的分相范圍；隨著體系中2,3-丁二醇的引入，分相區(qū)域增大。與傳統(tǒng)的疏水有機溶劑萃取相比，新型雙水相體系具有更好的萃取效果。 其次，優(yōu)化了三種雙水相體系的最佳操作工藝。對于磷酸氫二鉀/乙醇體系，當(dāng)操作條件為磷酸氫二鉀25％(w/w)/乙醇24％(w/w)時，2,3-丁二醇的分配系數(shù)和回收率分別可達28.

3、33和98.13％；同時，上相中菌體和可溶性蛋白去除率分別可達99.63％和85.9％；2,3-丁二醇對葡萄糖的選擇性系數(shù)可達615.87，產(chǎn)物和底物得到了有效的分離。對于硫酸銨/乙醇體系，當(dāng)操作條件為硫酸銨20％(w/w)/乙醇27％(w/w)時，2,3-丁二醇的分配系數(shù)和回收率分別可達6.97和89.23％，發(fā)酵液的組成(乙酸鈉、檸檬酸鈉和pH)對雙水相體系沒有影響。對于碳酸鈉/乙醇體系，操作條件為碳酸鈉15％(w/w)/乙醇18％

4、(w/w)時，2,3-丁二醇的分配系數(shù)和回收率分別可達15.12和94.30％；且上相體積濃縮為原發(fā)酵液體積的70％。 最后，對雙水相體系進行了放大并考察了成相組分的回收利用。相組成測定結(jié)果表明，上相為富含乙醇的富醇相，下相為富含無機鹽的富鹽相。當(dāng)體系由10g放大至1000g時，萃取效果沒有變化。通過研究成相物質(zhì)的回收發(fā)現(xiàn)，乙醇和甲醇的回收率在90％以上，硫酸銨的回收率可達95％，回收的物質(zhì)重新用于雙水相萃取時對萃取效果沒有影響