一种基于CO2缓释材料的内置式固定化纤维床反应装置及其在微生物固碳合成有机酸中的应用

技术领域

本发明属于发酵工程技术领域，具体涉及一种基于CO

背景技术

作为一类基础化学品，有机酸市场需求量在千万吨级，通过微生物固碳合成有机酸，有利于促进碳减排与碳中和，是一种绿色友好的生产技术。例如，丁二酸、富马酸、L-苹果酸均可通过微生物厌氧固定CO

微纳米气泡尺寸小，比表面积大，在水中上升速度慢，有利于提高气体在水中的溶解度，例如使臭氧在水中的溶解度提高2倍以上(Separation and PurificationTechnology，2020，238：116484)。因此，微纳米气泡可促进CO

固定化纤维床反应器已应用于多种有机酸生产中，通过吸附大量细胞，衰退期细胞或活力差的细胞会自动脱落，保证了纤维上细胞的活力，可缩短菌体生产周期，实现连续发酵。徐虹等人在专利CN101402914B中，构建了以甘蔗渣为固定化材料的发酵生产有机酸的固定化纤维床反应器，通过甘蔗渣固定化材料构建的甘蔗渣纤维床反应器生产丁二酸生产效率可以达到2.1g/L/h以上。

可见，如果将两者结合，可能有利于进一步促进微生物高效固碳合成有机酸等化学品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中CO

本发明还要解决的技术问题是提供上述内置式固定化纤维床反应装置在微生物固碳合成有机酸中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于CO

(I)纤维素材料通过如下两种方式之一进行预处理：

纤维素材料通过水热法进行预处理：将纤维素材料与水混合后进行第一加热反应，反应结束后将体系洗涤至中性，烘干，得到预处理后的纤维素材料；或者

纤维素材料通过碱处理法进行预处理：将纤维素材料加入到第一氢氧化钠水溶液中进行第二加热反应，反应结束后将体系洗涤至中性，烘干，得到预处理后的纤维素材料；

(II)预处理后的纤维素材料通过如下两种方式之一进行胺基改性：

预处理后的纤维素材料通过环氧化接枝法进行胺基改性：将步骤(I)得到的预处理后的纤维素材料加入到第二氢氧化钠水溶液中浸泡，随后取出洗涤至中性，烘干，得到烘干后的纤维素材料；将烘干后的纤维素材料和环氧氯丙烷加入到第三氢氧化钠水溶液中进行环氧接枝反应，反应结束后固液分离，固体部分水洗涤至中性，烘干，得到环氧化纤维素材料；将环氧化纤维素材料加入到有机胺溶液中进行胺基接枝反应，反应结束后固液分离，固体部分用水洗涤至中性，烘干，即得；或者

预处理后的纤维素材料通过戊二醛交联法进行胺基改性：将有机胺直接加入到戊二醛的磷酸钾缓冲溶液中进行胺基交联反应，随后向体系中加入步骤(I)得到的预处理后的纤维素材料，继续进行羟基交联反应，反应结束后固液分离，固体部分用水洗涤至中性，烘干，即得。

其中，步骤(I)中，所述的纤维素材料为天然的丝瓜络或者人工制备的纤维素海绵。

其中，步骤(I)中，在水热法中，所述的纤维素材料与水的质量体积比为1g：30mL～60mL；所述的第一加热反应，反应温度为150～170℃，优选为160℃，反应时间为20～40min，优选为20min。

其中，步骤(I)中，在碱处理法中，所述的纤维素材料与第一氢氧化钠水溶液的质量体积比为1g：90mL～110mL，优选为1g：100mL；所述的第一氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为4～10wt％；所述的第二加热反应，反应温度为80～90℃，优选为85℃，反应时间为1.5～2.5h。

其中，步骤(II)中，在环氧化接枝法中，所述的预处理后的纤维素材料与第二氢氧化钠水溶液的质量体积比为1g：20mL～60mL，优选为1g：30mL；所述的第二氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为20～40wt％，优选为30wt％；所述的浸泡，浸泡时间为2～4h，优选为2h。

其中，步骤(II)中，在环氧化接枝法中，所述的烘干后的纤维素材料与环氧氯丙烷的质量体积比为1g：6mL～10mL，优选为1g：7mL；所述的烘干后的纤维素材料与第三氢氧化钠水溶液的质量体积比为1g：30mL～90mL，优选为1g：60mL；所述的第三氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为1～10wt％；所述的环氧接枝反应，反应温度为30～50℃，反应时间为2～4h，优选为2h。

其中，步骤(II)中，所述的有机胺为伯胺或仲胺；其中，伯胺为乙醇胺、二乙烯三胺、异丁醇胺、正丁胺、2-胺基正丁醇、乙二胺中的任意一种或几种的组合，仲胺为二乙醇胺、二乙胺、N-乙基乙醇胺中的任意一种或几种的组合，优选的有机胺为二乙醇胺、乙醇胺、二乙烯三胺、二乙胺中的任意一种。

其中，步骤(II)中，在环氧化接枝法中，所述的有机胺溶液，溶剂为50v/v％乙醇水溶液，有机胺溶液中的有机胺与环氧氯丙烷的摩尔比为1：1；所述的胺基接枝反应，反应温度为40～60℃，优选为50℃，反应时间为1.5～4h，优选为2h。

具体的，当所述的有机胺溶液中有机胺为伯胺时，伯胺的摩尔浓度为0.6mol/L；当所述的有机胺溶液中有机胺为仲胺时，仲胺的摩尔浓度为1.2mol/L。

其中，步骤(II)中，在戊二醛交联法中，所述的有机胺与戊二醛的摩尔比为1：1；所述的戊二醛在磷酸钾缓冲溶液中的浓度为2～4g/L，优选为2g/L；所述的磷酸钾缓冲溶液，由0.05mol/L磷酸二氢钾和0.05mol/L磷酸氢二钾等体积混合而成，pH＝6.8～7；所述的胺基交联反应，反应温度为30～40℃，优选为35℃，反应时间为2～4h，优选为2h。

其中，步骤(II)中，在戊二醛交联法中，所述的预处理后的纤维素材料与戊二醛的磷酸钾缓冲溶液的质量体积比为1g：30mL～90mL；所述的羟基交联反应，反应温度为30～40℃，优选为35℃，反应时间为3～6h，优选为4h。

其中，所述的内置式固定化纤维床反应装置内设置有搅拌装置，所述的CO

其中，所述的内置式固定化纤维床反应装置包括CO

其中，所述的CO

上述内置式固定化纤维床反应装置在微生物固碳合成有机酸中的应用也在本发明所保护的范围之内。

其中，利用基于CO

(a)将新鲜的发酵培养基加入内置式固定化纤维床反应装置中，接入菌株种子液，通入空气进行发酵，其通气速率0.01～0.05vvm，以5～8mol/L的KOH水溶液或NaOH水溶液调控pH为6.5～6.8，发酵温度36.5～37.5℃，搅拌速率为80～150rpm；；

(b)当菌株生物量OD≥3～4时，向内置式固定化纤维床反应装置中通入CO

(c)当葡萄糖浓度降至1g/L以下时，在绝对压力恒定条件下泵出所有发酵液再流加新鲜的发酵培养基，在绝对压力恒定条件下进行第2批次发酵；

(d)重复步骤(c)进行5～15批次连续发酵。

其中，步骤(a)中，所述的菌株为具有固定CO

优选的，所述的菌株包括大肠埃希氏菌Escherichia coli和产琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes中的任意一种，更优选大肠埃希氏菌Escherichia coliBER208、大肠埃希氏菌Escherichia coli BER108、大肠埃希氏菌Escherichia coli JM125或产琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes NJ113。

其中，步骤(a)中，所述的种子液，其生物量OD≥4，接种量为5～10％v/v。

其中，步骤(a)和步骤(c)中，所述的发酵培养基，当所述的菌株为产丁二酸的大肠埃希氏菌Escherichia coli BER208时，其配方为：甜菜碱0.12g/L，(NH

有益效果：本发明公开了一种基于CO

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为胺类与CO

图2为本发明制备延缓水中CO

图3为不同改性剂通过环氧化接枝法进行胺基改性制备改性丝瓜络的CO

图4为不同改性剂通过戊二醛交联法进行胺基改性丝瓜络的CO

图5为不同改性剂制备改性纤维素海绵的CO

图6为丝瓜络改性前后的红外谱图；其中，C：未处理的丝瓜络；C-EPI：环氧化处理的丝瓜络；[C-EPI]-DEA：按照环氧化接枝法利用二乙醇胺改性得到的改性丝瓜络材料；[C-EPI]-EA：按照环氧化接枝法利用乙醇胺改性得到的改性丝瓜络材料；[C-EPI]-DETA：按照环氧化接枝法利用二乙烯三胺改性得到的改性丝瓜络材料。

图7为纤维素海绵改性前后的红外谱图；其中，S：未处理的纤维素海绵；[S-EPI]-DETA：按照环氧化接枝法利用二乙烯三胺改性得到的改性纤维素海绵；[S-EPI]-EA：按照环氧化接枝法利用乙醇胺改性得到的改性纤维素海绵；[S-EPI]-DEA：按照环氧化接枝法利用二乙醇胺改性得到的改性纤维素海绵；S-GA-DEtA：按照戊二醛交联法利用二乙胺改性得到的改性纤维素海绵。

图8为本发明的制备的基于CO

图9为CO

具体实施方式

下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

下述实施例中，所述的产丁二酸的大肠埃希氏菌Escherichia coli BER208，该菌株的详细信息已公开在专利CN102864113A中；所述的产丁二酸的产琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes NJ113，该菌株的详细信息已公开在专利CN1884484A中；所述的产L-苹果酸的大肠埃希氏菌Escherichia coli BER108，该菌株的详细信息已公开在专利CN102643770A中；所述的产富马酸的大肠埃希氏菌Escherichia coli JM125，该菌株的详细信息已公开在专利CN101240259A中。

下述实施例中CO

称取0.08g材料加入到20mL含有微纳米气泡的CO

本发明实施例中延缓水中CO

下述实施例中，所述的有机酸生产速率、收率、游离细胞发酵体系下CO

有机酸生产速率：η＝C

有机酸收率：γ＝(C

游离细胞发酵体系下CO

固定化细胞发酵体系下CO

其中，η为有机酸生产速率；C

实施例1：制备延缓水中CO

(1)根据环氧化接枝法进行胺基改性制备延缓水中CO

将丝瓜络剪成1cm×1cm×0.5cm的小块，按照质量体积比为1g：100mL将丝瓜络材料加入到质量百分比浓度为10％的氢氧化钠水溶液中，在85℃下反应2.5小时，反应结束后洗至中性并60℃烘干，得到预处理后的丝瓜络材料。

按照质量体积比为1g：30mL将预处理后的丝瓜络材料加入到质量百分比浓度为30％的氢氧化钠水溶液中，常温浸泡2小时后，取出材料水洗至中性60℃烘干，得到烘干后的纤维素材料。按照质量体积比为1g：60mL向质量百分比浓度为4％的氢氧化钠水溶液中加入烘干后的纤维素材料，按照烘干后的纤维素材料与环氧氯丙烷的质量体积比为1g：7mL，在升温至40℃过程中缓慢滴加环氧氯丙烷，反应2h。反应结束后，取出材料，水洗至中性，60℃烘干，得到环氧化纤维素材料。用50v/v％的乙醇水溶液和二乙醇胺配制成二乙醇胺溶液(二乙醇胺溶液中二乙醇胺的摩尔浓度为1.2mol/L，二乙醇胺与环氧氯丙烷的摩尔比为1：1)，将上述环氧化纤维素材料加入到二乙醇胺溶液中，在50℃下反应2小时后取出，水洗至中性，60℃烘干，得到胺基改性纤维素材料。

(2)根据环氧化接枝法进行胺基改性制备延缓水中CO

将丝瓜络剪成1cm×1cm×0.5cm的小块，按照质量体积比为1g：50mL将丝瓜络材料和水混合放入均相反应器中，在160℃反应20分钟，洗至中性并60℃烘干，得到预处理后的丝瓜络材料。

按照质量体积比为1g：30mL将预处理后的丝瓜络材料加入到质量百分比浓度为30％氢氧化钠溶液中，常温浸泡2小时后，取出材料水洗至中性60℃烘干，得到烘干后的纤维素材料。按照质量体积比为1g：50mL向质量百分比浓度为2％的氢氧化钠水溶液中加入烘干后的纤维素材料，按照烘干后的纤维素材料与环氧氯丙烷的质量体积比为1g：7mL，在升温至30℃过程中缓慢滴加环氧氯丙烷，反应2h。反应结束后，取出材料，水洗至中性并60℃烘干，得到环氧化纤维素材料。用50v/v％的乙醇水溶液和二乙胺配制成二乙胺溶液(二乙胺溶液中二乙胺的摩尔浓度为1.2mol/L，二乙胺与环氧氯丙烷的摩尔比为1：1)，将上述环氧化纤维素材料加入到二乙胺溶液中，在40℃下反应2小时后取出，水洗至中性，60℃烘干，得到胺基改性纤维素材料。

(3)根据环氧化接枝法进行胺基改性制备延缓水中CO

将丝瓜络剪成1cm×1cm×0.5cm的小块，按照质量体积比为1g：100mL将材料加入到质量百分比浓度为4％的氢氧化钠水溶液中，在85℃下反应2小时，反应结束后洗至中性并60℃烘干，得到预处理后的丝瓜络材料。

按照质量体积比为1g：30mL将预处理后的材料加入到质量百分比浓度为30％氢氧化钠水溶液中，常温浸泡2小时后，取出材料水洗至中性60℃烘干，得到烘干后的纤维素材料。按照质量体积比为1g：70mL向质量百分比浓度为6％的氢氧化钠水溶液中加入烘干后的纤维素材料，按照烘干后的纤维素材料与环氧氯丙烷的质量体积比为1g：7mL，在升温至50℃过程中缓慢滴加环氧氯丙烷，反应2h。反应结束后，取出材料，水洗至中性并60℃烘干，得到环氧化纤维素材料。用50v/v％的乙醇水溶液和乙醇胺配制成乙醇胺溶液(乙醇胺溶液中乙醇胺的摩尔浓度为0.6mol/L，乙醇胺与环氧氯丙烷摩尔比为1：1)，将上述环氧化纤维素材料加入到乙醇胺溶液中，在60℃下反应2小时后取出，水洗至中性，60℃烘干，得到胺基改性纤维素材料。

(4)根据戊二醛交联法进行胺基改性制备延缓水中CO

将丝瓜络剪成1cm×1cm×0.5cm的小块，按照质量体积比为1g：100mL将材料加入到质量百分比浓度为4％的氢氧化钠水溶液中，在85℃下反应2小时，反应结束后洗至中性并60℃烘干，得到预处理后的丝瓜络材料。

配制含有2g/L戊二醛的磷酸钾缓冲溶液(磷酸钾缓冲溶液由0.05mol/L磷酸二氢钾和0.05mol/L磷酸氢二钾等体积混合而成，pH＝6.8～7)，按照与戊二醛摩尔比为1：1加入N-乙基乙醇胺，在35℃搅拌反应2小时。随后按照预处理后的丝瓜络材料与戊二醛的磷酸钾缓冲溶液质量体积比为1g：60mL加入预处理后的丝瓜络材料，继续搅拌反应4小时后，水洗至中性并60℃烘干，得到胺基改性纤维素材料。

(5)根据戊二醛交联法进行胺基改性制备延缓水中CO

将丝瓜络剪成1cm×1cm×0.5cm的小块，按照质量体积比为1g：60mL将材料和水混合放入均相反应器中，在160℃反应20分钟，洗至中性并60℃烘干，得到预处理后的丝瓜络材料。

配制含有2g/L戊二醛的磷酸钾缓冲溶液(磷酸钾缓冲溶液由0.05mol/L磷酸二氢钾和0.05mol/L磷酸氢二钾等体积混合而成，pH＝6.8～7)，按照与戊二醛摩尔比为1：1加入二乙烯三胺，在35℃搅拌反应2小时。随后按照预处理后的丝瓜络材料与戊二醛的磷酸钾缓冲溶液质量体积比为1g：50mL加入预处理后的丝瓜络材料，继续搅拌反应4小时后，水洗至中性并60℃烘干，得到胺基改性纤维素材料。

(6)比较有机胺改性丝瓜络对水中CO

将(1)中得到的改性材料和(6)中得到的改性材料进行CO

(7)比较有机胺改性丝瓜络对水中CO

将(4)得到的改性材料和(7)得到的改性材料进行CO

(8)本段同(4)中的方法制备得到纤维素材料，所用的纤维素材料为纤维素海绵，所用的有机胺改性剂为二乙胺，利用戊二醛交联法进行胺基改性制备得到改性材料。

(9)本段同(1)中的方法制备得到纤维素材料，所用的纤维素材料为纤维素海绵，所用的有机胺改性剂为二乙醇胺、乙醇胺、二乙烯三胺，利用环氧化接枝法进行胺基改性分别得到不同的改性材料。

考察纤维素海绵对水中CO

(10)采用溴化钾压片法，通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测纤维素材料中官能团的变化，推测改性剂是否接枝成功，扫描范围为500～4000cm

其中，由二乙醇胺(1)、乙醇胺(6)和二乙烯三胺(6)改性得到的丝瓜络材料的红外谱图如图6所示，从图6中可知：在C-EPI曲线中，705cm

其中，由二乙胺(8)、二乙醇胺(8)、乙醇胺(9)和二乙烯三胺(9)改性得到的纤维素海绵材料的红外谱图如图7所示，从图7中可知：在S曲线中，3439cm

通过以上实验可以看出：本实施例制备的延缓水中CO

实施例2：基于CO

为了提高微生物对CO

其中，所述的搅拌装置1由搅拌轴16和桨叶17构成，搅拌轴16上安装有四层桨叶17(17-1、17-2、17-3、17-4)，第一层为两片式消泡浆，第二至四层为六片式搅拌桨，相邻的桨叶之间沿纵向等距设置，相邻桨叶之间缠绕经直径为0.3mm的锦纶线串联的CO

其中，所述的CO

其中，所述的补料装置3由补料瓶15、蠕动泵8-2及相互连接的管路所构成，通过蠕动泵8-2将补料瓶15中的培养基通过连接管路补入反应器10内。

其中，所述的温度自动控制装置5由温度检测器11和温度探头12构成，温度探头12置于反应器10中，与发酵液相接触。

其中，所述的pH自动控制装置6由pH检测器13、pH探头14、蠕动泵8-1、碱液瓶7及相互连接的管路所构成，pH探头14置于反应器10中，与发酵液相接触。当反应器10内pH低于所控pH值时，通过蠕动泵8-1将碱液瓶7中的碱液补入反应器10中自动控制反应器内pH。

其中，所述的抽料装置(18)由蠕动泵(8-3)及相互连接的管路所构成。当发酵液中葡萄糖浓度低于1g/L，通过抽料装置泵出所有的发酵液。

以下实施例中使用的内置式固定化纤维床反应装置皆为图8所示的反应器。

实施例3：大肠埃希氏菌Escherichia coli BER208发酵合成丁二酸

(1)游离细胞发酵

配置种子培养基：甜菜碱0.12g/L，KH

配置发酵培养基：甜菜碱0.12g/L，(NH

将培养好的大肠埃希氏菌Escherichia coli BER208种子液(OD

(2)固定化细胞发酵

配置种子培养基、发酵培养基和培养种子液同游离细胞发酵。

将20g按照环氧化接枝法利用二乙醇胺改性制备的丝瓜络材料经直径为0.3mm的锦纶线串联在一起缠绕在内置式固定化纤维床反应器的搅拌轴16上，将CO

将培养好的大肠埃希氏菌Escherichia coli BER208种子液(生物量OD

表1游离细胞发酵和固定化细胞多批次连续发酵制备丁二酸的结果比较

结果如表1所示，和游离细胞发酵相比，固定化细胞多批次连续发酵丁二酸平均产量增加5.6％，丁二酸平均生产速率提高了53％以上。在发酵过程中不再额外补充任何的碳酸盐或碳酸氢盐，丁二酸发酵用碱成本降低10％，而对CO

实施例4：大肠埃希氏菌Escherichia coli BER208发酵合成丁二酸

本实施例同实施例3的方法进行游离细胞、固定化细胞发酵。所设置的搅拌速度为80rpm，无菌空气通气速率为0.05vvm。

固定化细胞发酵中，所用的固定化材料为按照环氧化接枝法利用乙醇胺改性得到的纤维素海绵。调节CO

表2游离细胞发酵和固定化细胞多批次连续发酵制备丁二酸的结果比较

结果如表2所示，由上述实验结果可以看出：和游离细胞发酵相比，固定化细胞多批次连续发酵丁二酸的平均产量增加8.1％，丁二酸平均生产速率提高了72％以上。在发酵过程中不再额外补充任何的碳酸盐或碳酸氢盐，丁二酸发酵用碱成本降低9.8％，而对CO

实施例5：大肠埃希氏菌Escherichia coli BER208发酵合成丁二酸

本实施例同实施例3的方法进行游离细胞、固定化细胞发酵。

所配置的发酵培养基葡萄糖浓度为40g/L，游离细胞发酵通过流加5mol/L NaOH和Na

表3游离细胞发酵和固定化细胞多批次连续发酵制备丁二酸的结果比较

结果如表3所示，和游离细胞发酵相比，固定化细胞多批次连续发酵丁二酸的平均产量增加5.2％，丁二酸平均生产速率提高了40％以上。在发酵过程中不再额外补充任何的碳酸盐或碳酸氢盐，丁二酸发酵用碱成本降低12％，而对CO

实施例6：产琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes NJ113发酵合成丁二酸

(1)游离细胞发酵

配置种子培养基：酵母粉5g/L，NaHCO

配置发酵培养基：酵母粉5g/L，乙酸钠1.36g/L，KH

将培养好的产琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes NJ113种子液(OD

(2)固定化细胞发酵

配置种子培养基、发酵培养基和培养种子液同游离细胞发酵。

将20g按照环氧化接枝法利用二乙醇胺改性制备的海绵材料经直径为0.3mm的锦纶线串联在一起缠绕在内置式固定化纤维床反应器的搅拌轴16上，将CO

将培养好的产琥珀酸放线杆菌Actinobacillus succinogenes NJ113种子液(OD

表4游离细胞发酵和固定化细胞多批次连续发酵制备丁二酸的结果比较

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结果如表4所示，和游离细胞发酵相比，固定化细胞多批次连续发酵的丁二酸平均产量增加1.5％，丁二酸平均生产速率提高了17.9％以上。在发酵过程中不再额外补充任何的碳酸盐或碳酸氢盐，丁二酸发酵用碱成本降低14.6％，而对CO

实施例7：大肠埃希氏菌Escherichia coli BER108发酵合成L-苹果酸

(1)游离细胞发酵

配置种子培养基：蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L，NaCl 10g/L，115℃灭菌20min。将产L-苹果酸的大肠埃希氏菌Escherichia coli BER108按2％v/v的接种量接种至种子培养基进行扩大培养获得种子液。

配置发酵培养基：柠檬酸3g/L，Na

将培养好的大肠埃希氏菌Escherichia coli BER108种子液(OD

(2)固定化细胞发酵

配置种子培养基、发酵培养基和培养种子液同游离细胞发酵。

将20g按照环氧化接枝法利用二乙醇胺改性制备的海绵材料经直径为0.3mm的锦纶线串联在一起缠绕在内置式固定化纤维床反应器的搅拌轴16上，将CO

将培养好的大肠埃希氏菌Escherichia coli BER108种子液(OD

表5游离细胞发酵和固定化细胞多批次连续发酵制备L-苹果酸的结果比较

结果如表5所示，和游离细胞发酵相比，固定化细胞多批次连续发酵的L-苹果酸平均产量增加10.5％，L-苹果酸平均生产速率提高了36.7％。在发酵过程中不再额外补充任何的碳酸盐或碳酸氢盐，L-苹果酸发酵用碱成本降低16.22％，而对CO

实施例8：大肠埃希氏菌Escherichia coli JM125发酵合成富马酸

(1)游离细胞发酵

配置种子培养基：蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L，NaCl 10g/L，115℃灭菌20min。将产富马酸的大肠埃希氏菌Escherichia coli JM125按2％v/v的接种量接种至种子培养基进行扩大培养获得种子液。

配置发酵培养基：蛋白胨10g/L，酵母粉5g/L，NaCl 10g/L葡萄糖40g/L(分消)，卡那霉素30ug/L(过滤除菌)；氨苄青霉素100ug/L(过滤除菌)，加入5L发酵罐中，115℃灭菌20min。

将培养好的大肠埃希氏菌Escherichia coli JM125种子液(OD

(2)固定化细胞发酵

配置种子培养基、发酵培养基和培养种子液同游离细胞发酵。

将20g按照戊二醛交联法利用二乙胺改性得到的改性纤维素海绵材料经直径为0.3mm的锦纶线串联在一起缠绕在内置式固定化纤维床反应器的搅拌轴16上，将CO

将培养好的大肠埃希氏菌Escherichia coli JM125种子液(OD

表6游离细胞发酵和固定化细胞多批次连续发酵制备富马酸的结果比较

结果如表6所示，和游离细胞发酵相比，固定化细胞多批次连续发酵的富马酸平均产量增加1.2％，富马酸平均生产速率提高了29.03％。在发酵过程中不再额外补充任何的碳酸盐或碳酸氢盐，富马酸发酵用碱成本降低11.23％，而对CO

本发明提供了一种基于CO