全 文 ：第 １２卷第 ４期
２０１４年 ７月
生　 物　 加　 工　 过　 程
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ􀆰 １２ Ｎｏ􀆰 ４
Ｊｕｌ􀆰 ２０１４
ｄｏｉ：１０􀆰 ３９６９ ／ ｊ􀆰 ｉｓｓｎ􀆰 １６７２－３６７８􀆰 ２０１４􀆰 ０４􀆰 ００２
收稿日期：２０１３－０６－２６
基金项目：河南省科技厅攻关项目（１３２１０２２１０３８７）；２０１１年度河南大学青年骨干教师培养计划
作者简介：郑小娟（１９８７—），女，河南郑州人，硕士研究生，研究方向：微生物学、发酵工程；刘宇鹏（联系人），副教授， Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｌｉｕｙｕｐｅｎｇｌｗ
＠ １２６􀆰 ｃｏｍ
利用生物柴油副产物粗甘油生产二羟基丙酮
郑小娟１，孙　 杨１，陈万河２，靳魁奇１，潘　 龙１，刘宇鹏１
（１． 河南大学 生命科学学院 生物工程研究所，开封 ４７５００４； ２． 保定九孚生化有限公司，保定 ０７１０５２）
摘　 要：以来自餐饮废油的生物柴油副产物粗甘油作为廉价底物，对弗托氏葡糖杆菌（Ｇｌｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒ ｆｒａｔｅｕｒｉｉ）
ＣＧＭＣＣ５３９７发酵转化生产二羟基丙酮（ＤＨＡ）进行初步研究。 研究发现粗甘油中的金属离子，尤其是 Ｚｎ２＋对微生
物转化生产二羟基丙酮有明显抑制作用。 粗甘油经过预处理后，利用优化后的发酵培养基，在 ７ Ｌ发酵罐中进行补
料分批发酵，４８ ｈ后 ＤＨＡ浓度达到 ８９􀆰 ５ ｇ ／ Ｌ，生产强度为 １􀆰 ８６ ｇ ／ （Ｌ·ｈ），甘油转化率为 ９０􀆰 １％。 本研究初步证明
了弗托氏葡糖杆菌能高效和经济地利用生物柴油副产物粗甘油生产 ＤＨＡ。
关键词：生物柴油；二羟基丙酮；甘油；Ｚｎ２＋；弗托氏葡糖杆菌
中图分类号：Ｑ８１５　 　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 　 文章编号：１６７２－３６７８（２０１４）０４－０００７－０４
Ｄｉｈｙｄｒｏｘｙａｃｅｔｏｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｅｄ ｂｙ ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ⁃ｄｅｒｉｖｅｄ ｃｒｕｄｅ ｇｌｙｃｅｒｏｌ
ＺＨＥＮＧ Ｘｉａｏｊｕａｎ１，ＳＵＮ Ｙａｎｇ１，ＣＨＥＮ Ｗａｎｈｅ２，ＪＩＮ Ｋｕｉｑｉ１，ＰＡＮ Ｌｏｎｇ１，ＬＩＵ Ｙｕｐｅｎｇ１
（１． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｈｅｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｋａｉｆｅｎｇ ４７５００４， Ｃｈｉｎａ；
２． Ｂａｏｄｉｎｇ Ｊｉｕｆｕ Ｂｉｏｃｈｅｍ Ｃｏ． Ｌｔｄ．， Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１０５２， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｈｙｄｒｏｘｙａｃｅｔｏｎｅ ｂｙ Ｇｌｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒ ｆｒａｔｅｕｒｉｉ （ ＣＧＭＣＣ５３９７） ｇｒｏｗｉｎｇ ｏｎ
ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ⁃ｄｅｒｉｖｅｄ ｃｒｕｄｅ ｇｌｙｃｅｒｏｌ ａｓ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｏｎｓ ｉｎ ｃｒｕｄｅ ｇｌｙｃｅｒｏｌ
ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈａｔ Ｚｎ２＋ ｓｈｏｗｅｄ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｈｙｄｒｏｘｙａｃｅｔｏｎｅ ｂｙ
ｍｉｃｒｏｂｉａｌ． Ａｆｔｅｒ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｃｒｕｄｅ ｇｌｙｃｅｒｏｌ， ＤＨＡ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｉｎ ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ． Ｗｈｅｎ ｆｅｄ⁃
ｂａｔｃｈ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ａ ７⁃Ｌ ｓｔｉｒｒｅｄ ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ， ｔｈｅ ＤＨＡ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ， ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ， ａｎｄ
ｙｉｅｌｄ ｗｅｒｅ ８９􀆰 ５ ｇ ／ Ｌ， １􀆰 ８６ ｇ ／ （ Ｌ·ｈ）， ａｎｄ ９０􀆰 １％ ａｔ ４８ ｈ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ⁃ｄｅｒｉｖｅｄ ｃｒｕｄｅ ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｕｔｉｌｉｚｅｄ ｂｙ Ｇ． ｆｒａｔｅｕｒｉｉ ｆｏｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｏｆ ＤＨＡ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ；ｄｉｈｙｄｒｏｘｙａｃｅｔｏｎｅ；ｇｌｙｃｅｒｏｌ；ｚｉｎｃ；Ｇｌｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒ ｆｒａｔｅｕｒｉｉ
　 　 二羟基丙酮（１，３ ｄｉｈｙｄｒｏｘｙａｃｅｔｏｎｅ，ＤＨＡ）是
一种简单的酮糖，化学性质活泼，是重要的医药原
料、农药合成中间体、化妆品原料、饲料添加剂、食
品保鲜剂、制革工业中皮革保护剂、功能性食品添
加剂等，具有广泛的应用前景［１－４］ 。 ＤＨＡ 生产方
法有化学法和微生物发酵法。 与化学法相比，微
生物发酵法反应条件温和、原料利用率高、产品纯
度高、工艺简单、易于控制、环境友好，因此显得更
有生命力。 从 ２０ 世纪 ７０ 年代起，在德国、日本、
美国、丹麦等国家，生物转化法甘油生产 ＤＨＡ 在
工业上得到大规模应用［５］ ，国内 ＤＨＡ 产业尚处于
起步阶段。
近些年来，生物柴油作为清洁能源得到了大力
发展［６］，在生物柴油的生产过程中，每生产 １０ ｔ 生
物柴油有大约 １ ｔ 的甘油产生［７］，这些粗甘油如果
不经过严格的精制提纯就不能被重新利用。 但纯
化过程繁琐，成本极高。 出于对环境和生态保护，
利用生物柴油粗甘油生产一些高附加值的产品是
发酵产业所努力的目标，到目前为止，已经有以生
物柴油副产物粗甘油生产乙醇［８］、丙二醇［１］和丁二
醇［９］等的报道。
由于国内大多数生物柴油企业生产原料主要
是餐饮废油，从而导致副产物粗甘油纯度较低，利
用其生产下游产品困难；而且粗甘油中含有大量
金属离子及甲醇、游离脂肪酸等有毒物质［１０］ ，导致
微生物生长受到抑制，不能直接被利用生产 ＤＨＡ。
笔者利用本实验室成员筛选出的耐高浓度甘油、
高转化能力的弗托氏葡糖杆菌 （ Ｇｌｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒ
ｆｒａｔｅｕｒｉｉ）ＣＧＭＣＣ５３９７［１１］ ，对餐饮废油为来源的生
物柴油副产物粗甘油生产 ＤＨＡ 生产工艺条件进
行初步研究。
１　 材料与方法
１􀆰 １　 菌种
弗托氏葡糖杆菌（Ｇｌｕｃｏｎｏｂａｃｔｅｒ ｆｒａｔｅｕｒｉｉ），河南
大学生物工程实验室自主筛选，中国普通微生物保
藏中心保藏号：ＣＧＭＣＣ５３９７。
１􀆰 ２　 生物柴油副产物粗甘油及其预处理
生物柴油（由餐饮废油制备）副产物粗甘油是
由唐河金海生物技术有限公司提供。 甘油质量分
数为 ５３％，各种离子含量 （ ｇ ／ Ｌ）： ＳＯ２－４ ４３􀆰 ９、 Ｚｎ２
＋
２􀆰 ８４８、 Ｃａ２＋ ２􀆰 ８００、 Ｋ＋ ０􀆰 ３１５、 Ｆｅ２＋ １􀆰 ７３０、 Ｆｅ３＋
１􀆰 ８００、Ｃｌ－ ４􀆰 ８００、Ｎａ＋ ４９，ｐＨ １􀆰 １。
预处理方法：５ ｍｏｌ ／ Ｌ ＮａＯＨ调节 ｐＨ为 ７，沉淀
８ ｈ，抽滤，滤液分别通过 ７３２ 阳离子交换树脂和
Ｄ３１５阴离子交换树脂，流速为 ２ ｍＬ ／ ｍｉｎ，稀释为
１０％甘油溶液待用。
１􀆰 ３　 培养基
一级种子培养基组成（％）：甘油 ５􀆰 ０、酵母浸粉
１􀆰 ５、ＫＨ２ ＰＯ４ ０􀆰 ３， ｐＨ ６􀆰 ０；二级种子培养基组成
（％）：甘油 ３􀆰 ０、酵母浸粉 １􀆰 ０、ＣａＣＯ３ ０􀆰 ３，ｐＨ ６􀆰 ０；
发酵培养基组成 （％）：甘油 １０􀆰 ０、酵母浸粉 １􀆰 ５、
ＣａＣＯ３ ０􀆰 ３，ｐＨ ６􀆰 ０；１２１ ℃湿热灭菌 ２０ ｍｉｎ。
以上培养基配制均使用粗甘油配制，根据所使
用粗甘油纯度，培养基中甘油浓度已经换算成纯甘
油含量（下同）。
１􀆰 ４　 培养方法
摇瓶发酵：取冷冻管保藏菌株接于装液量为 ３０
ｍＬ一级种子培养基的 ２５０ ｍＬ 三角瓶，３０ ℃、２２０
ｒ ／ ｍｉｎ摇床培养 ２４ ｈ，５％接种量接二级种子，同上条
件培养 ９ ｈ，接装液量为 ３０ ｍＬ 发酵培养瓶，培养
４８ ｈ。
发酵罐分批发酵：分批发酵是在 ７ Ｌ 发酵罐
（ＢｉｏＦｌｏ ４０００，ＮＢＳ）中，装液量 ４ Ｌ，３０ ℃条件下进
行，通气量为 １􀆰 ２ ｖｖｍ（ｖｖｍ 表示每分钟通气量与罐
体实际料液体积的比值），１０ ｍｏｌ ／ Ｌ ＮａＯＨ 控制 ｐＨ
５􀆰 ５，发酵培养基组分同摇瓶发酵培养基。
发酵罐补料分批发酵：初始总甘油质量浓度为
５０ ｇ ／ Ｌ，当甘油质量浓度低于 ２０ ｇ ／ Ｌ 时，５００ ｇ ／ Ｌ 灭
菌甘油加到罐中，以保持甘油浓度。
１􀆰 ５　 分析方法
ＤＨＡ检测通过 ＨＰＬＣ 法测定，条件：Ｂｉｏ⁃Ｒａｄ 公
司 Ａｍｉｎｅｘ ＨＰＸ ８７Ｈ 色谱柱（３００ ｍｍ×７􀆰 ８ ｍｍ，９
μｍ）；ＵＶ 检测器 （检测波长 ２７０ ｎｍ）；流动相：８
ｍｍｏｌ ／ Ｌ Ｈ２ＳＯ４；柱温 ５０ ℃；流速 ０􀆰 ５ ｍＬ ／ ｍｉｎ；进样
量 ２０ μＬ。
甘油检测方法：示差折光检测器，ＨＰＬＣ 条件与
ＤＨＡ检测条件相同。
菌体量测定方法：取 １ ｍＬ发酵液用 ２％ ＨＣｌ稀
释 １０倍，振荡混匀，以蒸馏水为对照在波长 ５６０ ｎｍ
下测其吸光度。
电导率测定方法：使用杭州奥立龙 ＴＤＳ􀆰 电导
笔测定。
ＤＨＡ转化率 ＝ ρ（ＤＨＡ） ／ ρ（消耗的甘油） （１）
　 　 Ｚｎ２＋测定采用火焰原子吸收光谱法测定，ＡＡ
６３００Ｆ型原子吸收光谱仪（日本岛津公司），Ｐ ８００Ｓ
型空心阴极灯（澳大利亚 Ｐｈｏｔｒｏｎ公司）。
２　 结果与讨论
２􀆰 １　 不同离子对弗托氏葡糖杆菌转化生产 ＤＨＡ
的影响
　 　 由于粗甘油中含有许多杂质，致使弗托氏葡糖杆
菌转化甘油生产 ＤＨＡ时，菌体生长和转化受到抑制，
粗甘油中含有的杂质主要是在生物柴油生产时产生
的，包括：甲醇、游离脂肪酸（ＦＦＡ）、无机盐和一些未
知的有机物。 实验表明：甲醇和 ＦＦＡ对生产 ＤＨＡ影
响不大（数据未列出），而某些金属离子则可影响转
化过程中某些酶的活性。 笔者重点考察粗甘油中的
８ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １２卷　
不同离子对转化的影响。 以纯甘油为 Ｃ源，按照发酵
培养基配制，并按照粗甘油中各离子含量，分别加入
不同离子。 发酵结果如表 １ 所示。 结果中每个值均
用 ３次试验的平均值±标准差表示。
表 １　 不同离子对细胞生长和生产 ＤＨＡ的影响
Ｔａｂｌｅ １　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｏｎｓ ｏｎ ｃｅｌｌ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＤＨＡ
离子 ＯＤ５６０ ρ（ＤＨＡ） ／ （ｇ·Ｌ－１） ρ（残余甘油） ／ （ｇ·Ｌ－１）
Ｆｅ２＋ ６􀆰 ８７±０􀆰 ３２ ６９􀆰 ２±２􀆰 １０ ２３􀆰 ４±０􀆰 ７０
Ｆｅ３＋ ６􀆰 ５４±０􀆰 ６５ ６７􀆰 ４±１􀆰 ３０ ２５􀆰 １±０􀆰 ４３
Ｃａ２＋ ６􀆰 ７１±０􀆰 ４４ ７２􀆰 ５±０􀆰 ４５ １９􀆰 ９±０􀆰 ０２
Ｚｎ２＋ ２􀆰 ３６±０􀆰 １０ ３４􀆰 ３±１􀆰 ４０ ６１􀆰 ２±０􀆰 １９
ＳＯ２－４ ６􀆰 ８６±０􀆰 ２８ ６４􀆰 ２±０􀆰 ３５ ２８􀆰 ７±０􀆰 ０４
Ｃｌ－ ７􀆰 ３２±０􀆰 ０５ ７３􀆰 ２±０􀆰 ５５ １８􀆰 ７±０􀆰 １０
Ｋ＋ ７􀆰 ４３±０􀆰 １１ ７４􀆰 １±０􀆰 １８ １７􀆰 ９±０􀆰 ８９
Ｎａ＋ ７􀆰 ４７±０􀆰 ２０ ７０􀆰 ６±０􀆰 ５４ ２１􀆰 ６±０􀆰 ６７
空白 ７􀆰 ９４±０􀆰 ３０ ７５􀆰 ０±０􀆰 ３５ １７􀆰 １±０􀆰 ４０
　 　 由表 １ 可知：在含有 Ｚｎ２＋的发酵液中，ＯＤ５６０为
２􀆰 ３６，ＤＨＡ产量 ３４􀆰 ３ ｇ ／ Ｌ，大大低于其他实验项，由
此可知 Ｚｎ２＋可严重抑制 Ｇ􀆰 ｆｒａｔｅｕｒｉｉ ＣＧＭＣＣ５３９７ 菌
体生长和转化活性，Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、Ｃａ２＋和 ＳＯ２－４ 对此也有
一定的影响，而 Ｃｌ－、Ｋ＋和 Ｎａ＋对发酵几乎没有影响。
为了研究不同浓度的 Ｚｎ２＋对发酵的影响，考察
不同浓度 Ｚｎ２＋对发酵生产 ＤＨＡ的影响，结果如图 １
所示。 由图 １可知：当 Ｚｎ２＋质量浓度小于 ０􀆰 ０５ ｇ ／ Ｌ
时，随着离子浓度的增加，菌体量和 ＤＨＡ 产量都随
着 Ｚｎ２＋浓度的增加而增加，当 Ｚｎ２＋质量浓度大于
０􀆰 １ ｇ ／ Ｌ 时，抑制作用明显增加，ＤＨＡ 产量迅速下
降。 随着 Ｚｎ２＋质量浓度继续增加，超过 １ ｇ ／ Ｌ时，转
化几乎受到完全抑制。
图 １　 Ｚｎ２＋质量浓度对发酵的影响
Ｆｉｇ􀆰 １　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｚｎ２＋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｎ
ＤＨＡ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
２􀆰 ２　 粗甘油预处理对发酵生产 ＤＨＡ的影响
为了除去粗甘油中影响发酵生产 ＤＨＡ的杂质，
特别是 Ｚｎ２＋，笔者选取了一些化学和物理除杂方法
来进行。 初始甘油的质量浓度为 ５３０ ｇ ／ Ｌ，由于黏度
过大不利于处理，加入一倍体积蒸馏水稀释，通过
调节 ｐＨ使 Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋及一些酸性蛋白、杂质充分沉
淀，抽滤除去沉淀物，通过离子交换树脂除去其他
一些离子及可溶性蛋白。 每步处理后，取此步处理
后甘油作为 Ｃ 源配制发酵培养基，摇瓶发酵后测
ＤＨＡ，结果如表 ２ 所示。 结果中每个值均用 ３ 次试
验的平均值±标准差表示。
　 　 由表 ２ 可知：未处理的粗甘油不能生产 ＤＨＡ，
随着不同的处理，电导率不断降低，ＤＨＡ 产量随着
杂质的减少而增加，经过 ７３２ 阳离子交换树脂处理
后，电导率降低到 ３ ２７８ μＳ ／ ｃｍ，降低了 ９７％，Ｚｎ２＋质
量浓度也由 ２ ８４８ ｍｇ ／ Ｌ 降到 ２１ ｍｇ ／ Ｌ，经过处理后，
甘油收率为 ８８􀆰 １％，处理后 ＤＨＡ 产量从 ０ 提高到
７４􀆰 ６ ｇ ／ Ｌ。
２􀆰 ３　 初始粗甘油浓度的影响
图 ２考察了不同初始浓度粗甘油对菌体转化生
产 ＤＨＡ及菌体生长的影响。 由图 ２可知：当甘油质
量浓度为 ２０ ｇ ／ Ｌ 时， ＯＤ５６０最大为 ８􀆰 ４，但由于甘油
浓度过低，转化生成 ＤＨＡ 浓度很低，随着甘油浓度
不断增加，ＤＨＡ产量不断变大，而菌体量趋于平衡；
　 　 　 　 　
９　 第 ４期 郑小娟等：利用生物柴油副产物粗甘油生产二羟基丙酮
表 ２　 粗甘油预处理对 ＤＨＡ发酵的影响
Ｔａｂｌｅ ２　 ＤＨＡ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ ｂｙｐｒｏｄｕｃｔ ｇｌｙｃｅｒｏｌ
处理方式 甘油损失率 ／％
ρ（Ｚｎ２＋） ／
（ｍｇ·Ｌ－１）
电导率 ／
（μＳ·ｃｍ－１）
ρ（ＤＨＡ） ／
（ｇ·Ｌ－１）
未处理 ２ ８４８±１０􀆰 ３ ９９ ８２０±３２ ０
简单预处理 ２􀆰 ６±０􀆰 ３ ８６４±３􀆰 ３ ５８ ７８０±２０ １２􀆰 １±０􀆰 ７
Ｄ３１５阴离子交换树脂 ６􀆰 ２±０􀆰 ７ ６６８±１􀆰 ７ ３０ ２１０±５８ ３０􀆰 ５±１􀆰 ２
７３２阳离子交换树脂 １１􀆰 ９±０􀆰 ４ ２１±１􀆰 ４ ３ ２７８±２７ ７４􀆰 ６±０􀆰 ９
当甘油质量浓度为 １００ ｇ ／ Ｌ 时，ＤＨＡ 达到最大质量
浓度（７１􀆰 ３６ ｇ ／ Ｌ）。 随着甘油浓度不断增加，由于高
浓度底物甘油及金属离子的浓度的增大，菌体生长
受到抑制，菌体量不断降低，ＤＨＡ产量也不断降低。
图 ２　 甘油质量浓度对发酵生产 ＤＨＡ的影响
Ｆｉｇ􀆰 ２　 Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｌｙｃｅｒｏｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ
ｏｎ ＤＨＡ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
２􀆰 ４　 预处理的粗甘油分批发酵
在摇瓶发酵的基础上，进行处理后生物柴油副产
品甘油在 ７ Ｌ 发酵罐中分批发酵实验。 初始甘油质
量浓度为 １００ ｇ ／ Ｌ，３０ ℃下，通气量为 ２ ｖｖｍ，发酵 ４８
ｈ，结果如图 ３所示。 图 ３结果显示，用生物柴油副产
品甘油进行分批发酵时，菌体在前 ８ ｈ 迅速增长，在
３２ ｈ时达到最大，ＤＨＡ 浓度的增长延迟于细胞的生
长，在发酵结束时 ＤＨＡ质量浓度为 ７４􀆰 ６ ｇ ／ Ｌ。
２􀆰 ５　 处理后粗甘油补料分批发酵
在分批发酵的过程中，底物的抑制作用是影响
弗托氏葡糖杆菌转化生产 ＤＨＡ的主要因素（图 ４），
因此在发酵过程采取补料分批发酵，即初始底物浓
度较低，一段时间后加入一定量底物，使底物一直
保持在一个相对较低的浓度，结果如图 ４ 所示。 由
图 ４可知：菌体能快速生长，并且稳定期得到延长，
底物抑制作用降低，转化效率提高，经过 ３２ ｈ，
ＯＤ５６０达到稳定 ８􀆰 ３７，发酵结束后 ＤＨＡ 产量为 ８９􀆰 ５
ｇ ／ Ｌ，比分批发酵提高 ２０􀆰 ０％。 生产强度为 １􀆰 ８６
ｇ ／ （Ｌ·ｈ），甘油转化率为 ９０􀆰 １％。
图 ３　 生物柴油甘油 ７ Ｌ发酵罐分批发酵生产 ＤＨＡ
Ｆｉｇ􀆰 ３　 Ｔｉｍｅ ｃｏｕｒｓｅｓ ｏｆ ｃｅｌｌ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＤＨＡ
ｉｎ ７⁃Ｌ ｓｔｉｒｒｅｄ ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒｓ ｗｉｔｈ ｐｒｅｔｒｅａｔｅｄ ｇｌｙｃｅｒｏｌ
图 ４　 生物柴油副产品甘油补料分批发酵生产 ＤＨＡ
Ｆｉｇ􀆰 ４　 Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＤＨＡ ｉｎ ｆｅｄ ｂａｔｃｈ ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ
ｗｉｔｈ ｃｒｕｄｅ ｇｌｙｃｅｒｏｌ
３　 结　 论
通过对生物柴油副产物粗甘油性质的研究发现，
粗甘油中的 Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、ＳＯ２－４ 及 Ｚｎ２
＋对菌体的生及转化
长有一定的抑制作用，尤其是 Ｚｎ２＋对菌体的生长及转
化抑制非常明显，不适合进行生产 ＤＨＡ。 通过调节
ｐＨ、沉淀、过滤、过柱等处理后，生物柴油副产物粗甘
油可以用于微生物转化法生产 ＤＨＡ。 在７ Ｌ发酵罐中
（下转第 ４２页）
０１ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １２卷