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3-羟基丙酸是重要的化学中间体,可合成1,3丙二醇、丙酮酸和聚3-羟基丙酸等化合物,备受青睐。以肺炎克雷伯氏杆菌为宿主细胞,甘油为底物,发酵生产3-羟基丙酸的过程效率高、污染小,因此前景可观。但发酵代谢产物种类多,且成分复杂,故3-羟基丙酸发酵液的分离纯化效率一直是阻碍其工业化生产的重要因素。本论文主要从絮凝、脱色、树脂吸附和蒸馏等方面探索了 3-羟基丙酸发酵液分离提取工艺。第一,对比考察了五种工程菌发酵生产3-羟基丙酸的能力,测定发酵过程生物量、底物浓度等的变化,并优化发酵工艺。最终,确定以Klebsiella pneumoniaKP-tacC作为菌种,发酵液中各组分及含量分别为:3-HP78.64 g·L-1;乳酸 32.53 g·L-1;乙酸 13.12 g·L-1;1,3-丙二醇 18.70 g·L-1;2,3-丁二醇14.02 g·L-1。此外,发酵液中还含有部分无机盐如Cl-和Na+、菌体和蛋白等固体颗粒杂质。第二,针对3-羟基丙酸发酵液中菌体、蛋白大分子和色素,研究考察了絮凝和脱色工艺。实验结果表明:壳聚糖-海藻酸钠复合絮凝剂效果最佳,调节体系pH=7.0,依次加入壳聚糖和海藻酸钠1.6g·L-1,充分搅拌20.0 min,静置沉淀30.0 min,菌体去除率达99.7%;活性炭用量5.0 g·L-1,粒度≥178.0 um,振荡30.0 min,脱色效果最佳,3-羟基丙酸发酵液脱色率达46.45%。经过絮凝-脱色预处理,发酵液中3-HP浓度由78.63 g·L-1变为76.31 g·L-1,损失率为2.96%。第三,针对絮凝液中1,3丙二醇和2,3-丁二醇,对比考察了 D314、330和D318三种离子交换树脂的容量和机械强度等方面性能,并测定吸附性效果较好树脂静态吸附、动态吸附和洗脱过程的工艺参数。结果表明:在pH=3.0时,D314树脂对3-羟基丙酸吸附容量较大,饱和吸附量0.143g·g-1,吸附过程符合化学吸附模型,属于单分子层吸附,且吸附过程放出热量;发酵液初始浓度30.0 g·L-1、进料流速3.0 ml·min-1以2.0 mol·L-1氢氧化钠为洗脱剂,洗脱剂流速3.0 ml·min-1时,动态吸附效果最佳,该树脂对发酵液中有机酸的吸附率达89.65%,脱附率达96.78%。经过D314树脂处理,发酵液中1,3-丙二醇和2,3 丁二醇含量分别由18.70 g·L-1和14.70 g·L-1降低到2.54g·L-1和1.34g·L-1,分离效果明显。第四,初步考察了 3-羟基丙酸发酵液减压蒸馏过程蒸馏温度、时间等因素对乙酸去除效果的影响。研究发现:减压蒸馏温度60.0℃,蒸馏时间20.0 min,乙酸由13.12 g·L-1变为0.78 g·L-1,去除率达94.05%。与此同时,可除去3-羟基丙酸发酵液中部分溶剂水,达到浓缩目的。