Glycerol/Glucose Co-Fermentation: One More Proficient Process to Produce Propionic Acid by Propionibacterium acidipropionici
- 作者
- Yin Liu, Yong-Guang Zhang, Ru-Bing Zhang, Fan Zhang, Jianhang Zhu
- 杂志
- Current Microbiology（2010）
- DOI
- 10.1007/s00284-010-9683-5
- 所属领域
- 发酵工程
- 关键词
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解决的核心问题
针对丙酸发酵中产量和转化率低、副产物多的问题，探索利用甘油与葡萄糖混合碳源共发酵以提高丙酸生产效率。
研究策略
比较甘油、葡萄糖单一碳源及不同摩尔比混合碳源对丙酸发酵的影响，确定最优配比，并采用分批及补料分批发酵工艺进行验证。
核心内容
针对丙酸发酵中产量低、副产物多的问题，该研究以费氏丙酸杆菌为菌株，系统比较了甘油、葡萄糖单一碳源及不同摩尔比混合碳源对发酵性能的影响。结果表明，当甘油与葡萄糖摩尔比为4:1时，丙酸产量达21.9 g/L，底物转化率为57.2%（w/w），丙酸得率为0.572 g/g，较单独甘油和葡萄糖分别提高20%和89%。同时，乙酸浓度降至0.87 g/L，丙酸/乙酸摩尔比达20.4，且丙醇生成被完全抑制。在补料分批发酵中，最高丙酸产量进一步升至29.2 g/L，底物转化效率为54.4%，发酵时间从168 h缩短至144 h。该共发酵策略通过调节氧化还原平衡，有效减少了副产物积累并提升底物利用率，为高效生产丙酸提供了可行的替代方案，有利于降低下游分离纯化成本。
创新点
提出甘油/葡萄糖共发酵策略，通过氧化还原平衡调控减少乙酸和丙醇等副产物生成，显著提高丙酸产量和底物转化率，并缩短发酵周期。
研究对象（1）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Propionibacterium acidipropionici CGMCC1.2225 (ATCC4965) | 丙酸发酵代谢通路（甘油和葡萄糖共代谢） | — | — | 催化 | 利用甘油和葡萄糖混合碳源进行丙酸发酵，涉及糖酵解及丙酸生成相关酶促反应 |
关键发现
- 以甘油/葡萄糖摩尔比4:1共发酵时，丙酸产量为21.9 g/L，底物转化率为57.2%（w/w），丙酸得率为0.572 g/g，较单独甘油(0.475 g/g)和单独葡萄糖(0.303 g/g)分别提高20%和89%
- 乙酸浓度降至0.87 g/L，丙酸/乙酸摩尔比为20.4
- 补料分批发酵最高丙酸产量达29.2 g/L，底物转化效率54.4%
- 共发酵几乎完全抑制丙醇生成（未检出），并缩短发酵时间从168 h至144 h。
研究结论
甘油/葡萄糖共发酵是一种高效可行的丙酸生产方式，能显著提高丙酸产量和转化率，降低副产物，有利于下游分离纯化，可作为传统丙酸发酵的优良替代方案。