Continuous cultivation approach for fermentative succinic acid production from crude glycerol by Basfia succiniciproducens DD1
- 作者
- Edzard Scholten, Torsten Renz, Jochen Thomas
- 杂志
- Biotechnology Letters（2009）
- DOI
- 10.1007/s10529-009-0104-4
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
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解决的核心问题
利用粗甘油通过连续发酵方式稳定生产琥珀酸，解决壁生长问题并实现长期连续运行。
研究策略
以粗甘油（5.1 g/l）为碳源，NH4OH为氮源和pH控制剂，建立甘油限制的恒化培养；通过将发酵液转移至等量新发酵罐解决壁生长问题，连续运行80天以上。
核心内容
本研究以粗甘油为碳源，采用恒化连续培养方式实现琥珀酸的稳定生产。通过将发酵液转移至等量新发酵罐的策略，有效解决了长期运行中常见的壁生长问题，使连续培养周期超过80天且无污染和菌株退化。在稀释率0.004至0.018 h⁻¹范围内建立了甘油限制稳态，当稀释率为0.018 h⁻¹时，琥珀酸浓度达5.21 g/l，产率为0.094 g/l/h，得率高达1.02 g/g，比产率为0.375 g/g/h。副产物乳酸和乙酸分别维持在0.09-0.45 g/l和0.41-1.16 g/l的低水平，甘油被完全消耗。该连续工艺展现出优异的长期稳定性，且高产率与高比生长速率呈正相关。结合粗甘油廉价易得、无需额外氮源以及生产菌株无致病性等特点，该工艺具备显著的商业成本潜力，为琥珀酸的工业化连续生产提供了可行方案。
创新点
首次建立Basfia succiniciproducens DD1利用粗甘油的连续发酵工艺；采用发酵液转移法有效解决壁生长；连续培养可持续数月；证实高产率与高比生长速率相关。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Basfia succiniciproducens DD1 | 甘油转化为磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）再转化为琥珀酸 | — | — | 催化 | 以粗甘油为碳源，NH4OH调节pH，连续发酵生产琥珀酸 |
关键发现
- 在稀释率0.004-0.018 h^-1范围内建立甘油限制稳态，最高稀释率0.018 h^-1时，琥珀酸浓度5.21 g/l，产率0.094 g/l/h，得率1.02 g/g，比产率0.375 g/g/h
- 副产物乳酸0.09-0.45 g/l，乙酸0.41-1.16 g/l，甘油完全消耗
- 连续培养超过80天无污染和菌株不稳定。
研究结论
该连续培养工艺具有优异的稳定性，可持续数月；由于琥珀酸得率高、副产物少、粗甘油廉价及无需额外氮源，具有商业成本潜力；且生产菌株无致病性。