微生物丙三醇的生产及研究进展
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从自然界筛选菌种，是一件耗时、耗力的工作。 通常我们需要把从自然界中采集的样品经富集培养 以后再经平板筛选单菌落。因此，行之有效的能够 快 速、高 效 的 分 辨 出 目 的 菌 株 的 方 法 显 得 至 关 重要［25］。
以甘油为唯一碳源和能源物质，经 1，3 － 丙二 醇生产菌 株 代 谢 发 酵 后，其 厌 氧 代 谢 途 径［14］ 见 图 1。发酵液中除目的产物 1，3 － 丙二醇外，还会有其 他代谢副产物，如乙酸、乙醇、丁酸、2，3 － 丁二醇、乳 酸、琥珀 酸 等［15，16］。微 生 物 代 谢 甘 油 需 要 两 条 途 径，分别为氧化途径和还原途径［17，18］。
表 1 平板筛菌策略
平板挑菌策略
原理
高浓度甘油培养基 添加外源 1，3 － 丙二醇
平板包埋培养［28］ 采用低 pH 培养基
添加溴甲酚紫
挑取底物耐受菌株 挑取产物耐受菌株
排除好氧菌 挑取耐酸菌株 挑取产酸少的菌株
对甘油厌氧代谢途径（ 图 1） 和产物成分进行分 析，可以获得多种菌株筛选策略。代谢副产物乙酸、 丁酸等可以改变培养环境的 pH，在溴甲酚紫做指示 剂的情况下，pH 从 5． 2 到 6． 8 溶液的颜色由黄色变 为紫色［26］。1，3 － 丙二醇氧化还原酶（ PDOR） 可以 催化 3 － 羟基丙醛和 1，3 － 丙二醇之间的正向、逆向 反应。在高浓度的 1，3 － 丙二醇下，逆向生成大量 毒性物质 3 － 羟基丙醛，可以抑制菌体细胞生长和 发酵，金平等人［27］据此设计了两次浓缩和影印技术 筛选产物耐受型菌株。表 1 是根据资料和实际操作 设计的几种平板筛菌策略。
微生物发酵法生产1,3-丙二醇研究进展
的 Ｐ Ｏ产 生菌 。但 是没有 天然微 生物能直 接将葡 Ｄ 萄糖转化为 Ｐ Ｏ 。葡萄糖在 Ｐ Ｏ Ｄ ｍ Ｄ 发酵 中常作辅助 碳源使用 ，Ｂ ｅｌ在使 用葡 萄糖和甘 油混合底物培 ｉ ￣ ｂ
养 Ｃｂ ｔ ｉ ｍ Ｍ ４ １ ｕ ｒ ｕ ＤＳ ５ ３ 时发现 生物 量及 Ｐ Ｏ得 ｙｃ Ｄ
上 Ｐ Ｏ可达 ６ ． ｇ Ｄ ９ ／ ６ Ｌ，应 用工业 原 料 的 ５ 酵 ０Ｌ发
罐上 Ｐ Ｏ Ｄ 浓度可达 ５ ． ｇ 。 ８８ ／ Ｌ
２４ 基 因工 程 菌构 建 ．
２４ １ 除无 益 副 产 物 的产 生途 径 基 因 ．． 去
对 Ｌ３ 一 磷酸 一 甘油没 有催 化活 性 。因为 当时对 Ｄ一 甘 油一 ３磷酸 产生途径 不 清楚 ，故其 对构建从 葡 萄 糖到 Ｐ Ｏ的重组 菌株 没有 现 实意义 。Ｎ ｒｅｋ 等 Ｄ ｏｂｃ ， 日
发 酵 时间需 ８ Ｏ～８ 。Ｒ ｉ ｎ ５ｈ ｅ ｍａｎ等人 昀 利用 以上 突 变株 ，采用底物甘油 、氯化铵 的补加 与碱相 关联 的
方法将葡 萄糖 转化 为 Ｐ Ｏ。第一 步用酵 母将葡 萄 Ｄ 糖转化 为甘 油 ，第二步 用克 氏肺 炎杆菌将第一步发 酵产生 的甘油发 酵 液转化 为 Ｐ Ｏ。 目前 应用该 技 Ｄ
的 耐化 学性 外 ，还 具有 其他 更 优 良 的特 性 ．如 似 尼 龙 那样 的弹 性 回复 性 ，在全 范 围无 需 添 加特 殊化 学 药 品即能 呈 现 良好 的连 续 印染特 性 ，抗 紫外 、臭氧 和氮 氧化 合 物 ，抗 内应 力 ，低水 吸 附 ，低静 电 以及 良 好 的生 物 降 解 ，可 循 环 利 用 性 等 。 由于 Ｐ Ｔ的 Ｔ
油转 化为甘 油 ，因为其底物 Ｌ ３ 磷酸甘 油是微 生 一一
微生物发酵法制备13-丙二醇的研究进展
ｃ ｈｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ，ｆ ｏ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｓ ｍｅ ｔ ｉ ｃ ｉ ｎｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ｅ ｓ ． Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｉ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ １， ３ 一ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｎ ｅ ｄ ｉ ｏ ｌ ｈ ａ ｓ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｌ ｙ ｒ ｅ ｃ ｅ ｉ ｖ ｅ ｄ ｍｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｍｏ ｒ ｅ ａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｉ ｔ ｓ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ，ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ，ｍｉ ｌ ｄ ｃ ｏ ｎｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｕ ｓ ｔ ａ ｉ ｎ ａ ｂ ｌ ｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ．Ｉ ｎ ｔ ｈｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ — ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ １， ３一ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｎ ｅ ｄ ｉ ｏ ｌ ｂｙ ｆ ｅ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｅ ｒ ｅ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｒ ｅ ｇ ａ ｒ ｄ ｔ ｏ ｆ ｅ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ， ｆ ｅ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｃ ｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｋ ｅ ｙ ｅ ｎ ｚ ｙ ｍｅ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｅ ｄ ．Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ，ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂｉ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ １， ３一ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｎ ｅ ｄ ｉ ｏ ｌ ｗａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｓ ｐｅ ｃ ｔ ｅ ｄ． Ｋｅ ｙｗｏ ｒ ｄ ｓ １， ３一Ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｎｅ ｄ ｉ ｏ ｌ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｉ ａ ｌ ｆ ｅ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｋｅ ｙ ｅ ｎ ｚ ｙ ｍｅ ｓ ｇ ｅ ｎ ｅ ｅ ｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉｎｇ ｒ ｂ ａ ｃ ｔ ｅ ｉａ ｒ
微生物发酵法生产1，3-丙二醇的研究新进展
微生物发酵法生产1，3-丙二醇的研究新进展修志龙;姜莉莉;傅宏鑫;周瑾洁;权春善【摘要】1，3-丙二醇（1，3-PD）是一种重要的化工原料，广泛应用于医药、化工、食品及化妆品等行业，同时1，3-PD是合成聚对苯二甲酸丙二酯（PTT）的重要单体，市场需求量逐年增多。
基于生态友好型、生产安全和可持续发展的要求，利用微生物转化可再生资源来生产1，3-PD受到了人们的广泛重视。
综述了微生物发酵法生产1，3-PD的菌株、代谢途径、发酵和下游分离工艺及其新进展，并对工业生产中利用生物技术生产1，3-PD的未来前景和挑战进行了探讨。
%1,3-Propanediol (1,3-PD) is an important raw material which is widely used in pharmaceutical , chemi-cal, food and cosmetic industries .As a promising monomer for the synthesis of poly ( trimethylene terephthalate ) ( PTT) , its market demand is increasing linearly .Based on the demand of safe andeco-friendly production process and sustainable development , microbial conversion of renewable resources into 1,3-PD has been paid more and more attention.In this paper, we will discuss 1,3-PD producers with relation to their metabolism and fermentation technolo-gies, as well as the downstream processing of biologically produced 1,3-PD.The prospects and challenges for the in-dustrial production of bio-based 1,3-PD are also presented.【期刊名称】《微生物学杂志》【年(卷),期】2016(036)006【总页数】9页(P1-9)【关键词】1 ,3-丙二醇;微生物发酵;代谢途径;下游分离工艺【作者】修志龙;姜莉莉;傅宏鑫;周瑾洁;权春善【作者单位】大连理工大学生命科学与技术学院，辽宁大连 116024;大连理工大学生命科学与技术学院，辽宁大连 116024; 营口理工学院化学与材料工程系，辽宁营口 115014;大连理工大学生命科学与技术学院，辽宁大连 116024;大连理工大学生命科学与技术学院，辽宁大连 116024;大连民族大学生命科学学院生物技术与生物资源利用重点实验室，辽宁大连 116600【正文语种】中文【中图分类】Q939.971,3-丙二醇(1,3-PD)是一种无色、无味的黏稠液体，可溶于水、醇、醚等多种有机溶剂，是一种重要的化工原料。
微生物丙三醇的生产及研究进展
２ ０ １ ３ 年 第３ ３ 期Ｉ 科技创 新与应 用
微 生物 丙 三醇 的生产 及研 究进 展
齐 葳 芊
（ 哈 尔滨轻工化学总厂 ， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ３ ０ ）
摘 要： 丙三 醇 大 多是使 用 油脂 皂 化 、 水 分 解 以及 丙烯反 应制 造 出来 的化 工品 ， 在 微 生 物 制造 方 面是 一 种 新 型 的 开发 探 索 范畴 。 制 造 丙 三 醇是 由酿 酒以及 耐 透 压 酵母 、 单 细 胞 藻类 、 细 菌 共 同生 产 的 。微 生物 在 构成 丙三 醇 时使 用 的原 料 、 机 制 还 有提 取 时都 各 自有各 自的特征 。 即使现在微生物合成丙三醇行 业潜能遭遇这 巨大的挑战， 不过从现在对 丙三醇的探 索进程来讲 ， 能够预测到使 用 丙三 醇 的需 求会 越 来越 多 ， 其 生 产成 本 会越 来越低 ， 所 以 因势 利 导进 行 丙三 醇 的研 究有 着 广 阔的远 景 。 关 键 词： 丙三 醇； 微 生物 ； 进 展 丙 三 醇 就是 我 们 经 常 说 的甘 油 ， 是 多 羟 基 醇 的一 种 ， 广 泛 的 用 在 化 工 以及 树 脂 化 工 中 ， 同时 在 药 品 、 化妆品 、 烟、 牙 膏 以 及食 品 中 也有普遍的使用。在最开始制造丙三醇 主要使用油脂 以及水解 ， 在 上 世 纪 四十 年 代 经 济 发 达 的 国家 已经 使 用 化 学 合 成 的 方 式 制 造 丙 三醇 ， 经 济 欠 发 达 的地 区依 旧使 用 肥 皂 制造 丙 三 醇 ， 这 两 种 制 造 方 式生产的丙三醇 占市场 中丙三醇总量 的百分之九十以上。 不过伴随 着 国内洗涤剂的广泛推广 ， 使用肥皂生产 的丙三醇产量下降 ， 在国 内很 长 一段 时 间 内 出现 丙 三醇 供 不应 求 的现 象 ， 探 索 微生 物 制 造 丙 三醇是一种必然的结果。 使用微生物制造的丙三醇具有极高的安全 性， 类似于绿色物品 ， 伴 随 着 国 内 消费 构 造 的改 变 能 够 预 测 到 这 类 丙三醇在市场 中的挑战优势很显著 ， 并且在经济欠发达的国家提供 微 生 物 制造 丙 三 醇 的原 料价 格 低 廉 ， 能 够从 酿 酒 酵 母 中抑 或 耐 渗 透 压 酵 母 中选 择 其 一制 造 丙三 醇 ， 在 热 带 海域 干 旱 位 置 使用 藻 类 制 造 丙 三 醇 只需 要 借 助二 氧 化碳 以及 阳光 即可 ， 因此 在 本 世 纪伴 随 着 原 始 制 造 丙 三醇 原 料 的缺 乏 以及 生 物 科技 的前 进 ， 运 用 微生 物 方 式 制 造 丙 三 醇 具有 更 加显 著 的优 势 。 现在 已经 有很 多使 用 微 生 物制 造 丙 三醇 的研 究 报 告 。 不 过 微 生物 制 造丙 三 醇 的开 发 大 多是 在试 验 室 内 开展的 ， 微 生物 制 造 丙 三醇 进入 工 业 领 域 以及 化 学 领 域 的商 品挑 战 从探索 的发展程度看 ， 伴 随着制造技术的提 升， 造价的减 少以及 商 品 品质 的提 升 所 以 它 的潜 能是 很 大 的 ， 在 国 内首 先 出现 的是 发 酵 方 式制造丙三醇 。 下文中讲述了从材料、 制造体系 、 提取 以及制造潜能 这 些 方 面对 微 生 物制 造 丙 三醇 展 开 了详 细 的说 明 。 １微 生 物 丙三 醇 的 生产 １ ． １微 生物 丙 三 醇生 产 的原 料 石油存储 量的干涸 ， 进而转变方式 ， 从 生物技术 方面获取居民 生存生活能源 的关键方法。 用于制造丙三醇的酵母 以及细菌能够使 用可再生的低价糖蜜和粗淀粉制造。主要在木薯干片 、 玉米 以及木 薯淀粉中提取粗淀粉 ， 这些作物在国内种植量 大。在国内南方 区域 内主要使用木薯干片发酵制作丙三醇 ， 主要是 因为这种作物需要花 费 的成本不高 ， 只要把其碾碎 ， 再浸泡 ， 酶法水解再过滤就 能够成为 制 作 丙 三 醇 的物 料 ，经 实验 证 实 制 糖效 果 不 如 木薯 干 片 的 成果 好 。 在 国内北方地 区， 可以使用种植量最多的玉米作为物料 ， 在玉米淀 粉 中适当加入别的营养就能够生产出同样 的丙三醇， 所获取 的经济 以及 社 会 利益 效果 是 一 样 的 。 除此之外 ， 在沿海抑或干旱的区域 内使用培养藻类制造丙三醇 比较 合适 ， 藻类 培 养 使用 的制 造原 理 海 水 以及 二 氧 化 碳 大多 不 需要 成本 ， 藻类培养还能够一起制造出丙三醇、 动物饲料以及 胡萝 卜 素 等。 １ ． ２ 微 生物 丙 三 醇 的生 产机 制 １ ． ２ ． １化 学 转 向酵 母 途径 化 学 转 向 酵 母 途 径 曾 经 一 次 大 战 中 德 国 用 于 工 业 化 生 产 １ ０ ０ ０ ｔ ／月 丙 三醇 。 其生 产 机理 是 在基 本 培 养基 下 用酿 酒 酵母 对 蔗 糖 和葡萄糖等 己糖进行 厌氧酵解，通常其主要酵解产物 为酒 精，如 （ １ ） 、 （ ２ ）式，当把 Ｅ Ｍ Ｐ途径 中乙醛作 为氢 的受体， 用 Ｎ ａ ２ Ｓ Ｏ 固定 或通过 Ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｚ ｚ ａ ｒ ｏ反应 由碱使乙醛形成乙酸和乙醇，于是 Ｅ Ｍ Ｐ 途 径 中 由 己糖 产 生 的 其 他 丙 糖 就 作 为 主 要 的 氢 受 体 还 原 为 丙 三 醇 ， 化 学 计 量 反应 式 如 下：
甘油生产方法研究进展
甘油生产方法研究进展甘油又称丙三醇，分子式C3H5(OH)3，是一种粘稠液体，有甜味，所以称为甘油；能与水以任意比混溶，有强烈的吸湿性，是重要的基本有机原料。
1779年，瑞典化学家谢勒(Scheele)偶然从橄榄油与一氧化铅的反应中获得了甘油，这是人们第一次知道甘油的存在。
·最早，人们只将甘油作为皮肤的滋润剂，至1846年，沙勃里罗(Sobrero)将甘油与硝酸反应，得到硝化甘油。
20年以后，诺贝尔将硝化甘油与硅藻土制成了安全炸药，使硝化甘油能顺利地应用于达纳炸药的生产。
现在，甘油的用途已经十分广泛，主要用于医药、化妆品、醇酸树脂、烟草、食品、饮料、聚氨基甲酸酯、赛璐珞、炸药、纺织印染等方面。
大约有1700多种用途。
由于石油等不可再生能源的日益消耗，寻找清洁的可再生能源成为化学工整理义不容辞的责任，甘油，来源于自然界，无毒无害，是理想的化工原料。
因此，如何很好地开发甘油，发现它的新用途成为研究热点。
本文对甘油的生产方法作一个综述，希望对致力开发甘油新用途的化学工整理有所帮助。
甘油主要以甘油酯的形式广泛存在于自然界中。
所以，长期以来，大部分甘油是从油脂皂化生产肥皂以及从油脂水解产生脂肪酸的过程中作为副产物取得的。
直到1858年，人们才知道用发酵法也能制甘油。
第一次世界大战时期的德国，由于甘油缺乏，首创用甜菜发酵制甘油。
从1948年起，用丙烯合成甘油的方法已开始在工业上应用，产量逐年上升，发展趋势较快。
现在，甘油的工业生产方法按甘油的来源可以分为3类，即天然甘油的生产，发酵甘油的生产，合成甘油的生产。
其中前2类方法的原料都是可再生的。
1 天然甘油的生产主要来自肥皂生产和油脂裂解过程的副产品；1948年以前，甘油全部从动植物油脂制皂的副产物中回收。
直到目前，天然油脂仍为生产甘油的主要原料，其中约42%的天然甘油来自制皂副产，58%来自脂肪酸生产。
由于该方法以天然油脂为原料，且甘油是副产物，我国的化学工整理设想将其用于油脚的废水处理和利用上，既起到环保的作用，又得到一定的经济效应。
丙三醇为联接基的新型表面活性剂的合成及表征
丙 三醇 、 环氧 氯 丙 烷 、 链 醇 （ 括 辛 醇 、 醇 、 长 包 癸
第 ３ 期
周 明等 ．丙 三 醇 为 联 接 基 的 新 型 表 面 活 性 剂 的 合 成 及 表 征
７
十二醇 ） 氢 氧化 钾 、 属钾 、 、 金 氢化 钠 、 丁基 硫 酸 氢 四 铵 、 ， 一丙 烷 磺 内酯 、 氯 甲烷 、 水 乙醇 、 酸 、 １３ 二 无 盐 ＴＨＦ、 石油 醚等 均为市 售分 析纯 。
剂和 高 分 子 表 面活 性 剂 之 问 的新 一 代 的 表 面 活性
收 稿 日期 ： Ｏ 一Ｏ １ ２１ ２ ３ ３ 作 者 简 介 ： 明 （ ７ 一 ） 周 １ ３ ，男 ，四 川安 岳 县 ，副 教授 。博 士 。 ９ 基 金 项 目 ： 家 自然 科 学 基 金 项 目（ Ｏ ４ ３ 。 国 ７ １ ） ３
Ａｇｌｎ ２ ４ 美 国安 捷 伦 科 技 有 限公 司 ； 分 析 仪 ｉ ｔ６ ２ ， ｅ 热
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三醇 ） （ 氧 氯 丙 烷 ） ｎ 氢 氧 化 钠 ） ｎ 四丁 基 硫 ／ 环 ／（ ／（ 酸氢铵 ） １： 一 ９： ０ ０ 。反应 结 束后 ， 滤 除去 ９： ． ５ 过 体 系 中产生 的固体 ， 然后加 入二 氯 甲烷 中 ， 用饱 和食 盐 水洗 至其 显 中性 ， 压 蒸 去二 氯 甲烷 和 过量 的环 减
甘油防霉原理
甘油防霉原理甘油，也叫丙三醇，是一种清淡无色、粘稠液体，不易挥发，易溶于水和乙醇等有机溶剂。
它有许多应用，比如用于食品、药品、化妆品等工业中，还可作为消防、制造塑料和橡胶等。
甘油的一大应用场合是在食品加工和保鲜领域。
这是因为甘油具有防霉作用，可以延长食品的保质期限。
甘油防霉原理可分为两个方面：一是甘油具有杀菌作用；二是甘油能够促进湿度的降低。
下面，我们将详细介绍这两个方面的原理。
一、甘油具有杀菌作用霉菌是一类微生物，它们具有很强的适应性，能够在各种环境条件下生长繁殖，是一种常见的食品污染源。
在食品加工和储存过程中，霉菌的生长不仅会引起食品的变质腐败，还会产生一些有毒的代谢产物，对人体健康产生危害。
防霉是食品加工和保鲜过程中必须要关注的问题。
甘油具有杀菌作用，主要是由于其具有渗透作用和脱水作用。
甘油可以渗透到霉菌内部，与霉菌细胞内的水分相结合，导致霉菌细胞内部水分流失，细胞脱水死亡。
甘油还可以通过影响霉菌细胞膜的结构和功能，使其破坏、失效，从而达到杀菌的效果。
二、甘油能够促进湿度的降低霉菌的生长与环境中的湿度密切相关。
当空气湿度较高时，霉菌的生长速度也会加快。
控制食品储存环境中的湿度，可以有效地抑制霉菌的生长。
甘油具有促进湿度降低的作用。
其分子结构中含有三个羟基，可以与空气中的水分形成氢键结合。
当甘油被添加到食品中后，与食品中的水分结合，形成甘油-水合物，从而使空气中的水分减少，湿度相应降低。
甘油还可以通过保持食品的组织结构稳定，减少食品内部水分的释放，从而间接地抑制馒头、面包等面食中霉菌的生长。
除了以上提到的作用，甘油还有其他一些防霉的作用。
一是甘油可以调节食品中的pH值。
霉菌对酸性环境或碱性环境不敏感，但是对于中性环境敏感。
添加甘油后，其分子中的羟基可以与水分子发生反应，形成氢氧根离子，从而使食品的pH值发生变化，从而影响霉菌的生长。
二是甘油可以增加食品的保湿性。
一些干燥的食品，如葡萄干、蜜饯等，容易受到霉菌的污染。
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微生物丙三醇的生产及研究进展
作者：齐葳芊
来源：《科技创新与应用》2013年第33期
摘要：丙三醇大多是使用油脂皂化、水分解以及丙烯反应制造出来的化工品，在微生物制造方面是一种新型的开发探索范畴。
制造丙三醇是由酿酒以及耐透压酵母、单细胞藻类、细菌共同生产的。
微生物在构成丙三醇时使用的原料、机制还有提取时都各自有各自的特征。
即使现在微生物合成丙三醇行业潜能遭遇这巨大的挑战，不过从现在对丙三醇的探索进程来讲，能够预测到使用丙三醇的需求会越来越多，其生产成本会越来越低，所以因势利导进行丙三醇的研究有着广阔的远景。
关键词：丙三醇；微生物；进展
丙三醇就是我们经常说的甘油，是多羟基醇的一种，广泛的用在化工以及树脂化工中，同时在药品、化妆品、烟、牙膏以及食品中也有普遍的使用。
在最开始制造丙三醇主要使用油脂以及水解，在上世纪四十年代经济发达的国家已经使用化学合成的方式制造丙三醇，经济欠发达的地区依旧使用肥皂制造丙三醇，这两种制造方式生产的丙三醇占市场中丙三醇总量的百分之九十以上。
不过伴随着国内洗涤剂的广泛推广，使用肥皂生产的丙三醇产量下降，在国内很长一段时间内出现丙三醇供不应求的现象，探索微生物制造丙三醇是一种必然的结果。
使用微生物制造的丙三醇具有极高的安全性，类似于绿色物品，伴随着国内消费构造的改变能够预测到这类丙三醇在市场中的挑战优势很显著，并且在经济欠发达的国家提供微生物制造丙三醇的原料价格低廉，能够从酿酒酵母中抑或耐渗透压酵母中选择其一制造丙三醇，在热带海域干旱位置使用藻类制造丙三醇只需要借助二氧化碳以及阳光即可，因此在本世纪伴随着原始制造丙三醇原料的缺乏以及生物科技的前进，运用微生物方式制造丙三醇具有更加显著的优势。
现在已经有很多使用微生物制造丙三醇的研究报告。
不过微生物制造丙三醇的开发大多是在试验室内开展的，微生物制造丙三醇进入工业领域以及化学领域的商品挑战从探索的发展程度看，伴随着制造技术的提升，造价的减少以及商品品质的提升所以它的潜能是很大的，在国内首先出现的是发酵方式制造丙三醇。
下文中讲述了从材料、制造体系、提取以及制造潜能这些方面对微生物制造丙三醇展开了详细的说明。
1 微生物丙三醇的生产
1.1 微生物丙三醇生产的原料
石油存储量的干涸，进而转变方式，从生物技术方面获取居民生存生活能源的关键方法。
用于制造丙三醇的酵母以及细菌能够使用可再生的低价糖蜜和粗淀粉制造。
主要在木薯干片、玉米以及木薯淀粉中提取粗淀粉，这些作物在国内种植量大。
在国内南方区域内主要使用木薯干片发酵制作丙三醇，主要是因为这种作物需要花费的成本不高，只要把其碾碎，再浸泡，酶法水解再过滤就能够成为制作丙三醇的物料，经实验证实制糖效果不如木薯干片的成果好。
在
国内北方地区，可以使用种植量最多的玉米作为物料，在玉米淀粉中适当加入别的营养就能够生产出同样的丙三醇，所获取的经济以及社会利益效果是一样的。
除此之外，在沿海抑或干旱的区域内使用培养藻类制造丙三醇比较合适，藻类培养使用的制造原理海水以及二氧化碳大多不需要成本，藻类培养还能够一起制造出丙三醇、动物饲料以及胡萝卜素等。
1.2 微生物丙三醇的生产机制
1.2.1 化学转向酵母途径
化学转向酵母途径曾经一次大战中德国用于工业化生产 1000t/ 月丙三醇。
其生产机理是在基本培养基下用酿酒酵母对蔗糖和葡萄糖等己糖进行厌氧酵解，通常其主要酵解产物为酒精，如（1）、（2）式，当把EMP途径中乙醛作为氢的受体，用 Na2SO3固定或通过Cannizzaro 反应由碱使乙醛形成乙酸和乙醇，于是EMP 途径中由己糖产生的其他丙糖就作为主要的氢受体还原为丙三醇，化学计量反应式如下：
C6H12O6+Na2SO3+H2O——NaHCO3+CH3CHO·NaHSO3+C3H8O3 （1）
2C6H12O6+H2O+碱——2CO2+CH3COOH+C2H5OH+2C3H8O3（2）
在工业化得制作过程中对硫氧粉运用量是有约束的，如果使用太多的硫氧粉会使酵母变得有毒，所以丙三醇使用糖的转化率是百分之二十到百分之二十五，客观上来讲是百分之五十一。
糖度达到百分之二十的时候添入碳酸钠，差不多百分之二十五的丙三醇能够转化。
运用糖蜜当做底料时，使用蒸馏水、溶剂等以往的方式提炼丙三醇就不是很经济划算的，所以这种商品回收率以及转化率和产率太低是工业上放弃使用这种方式的根本原因。
1.2.2 耐渗透压环境的丙三醇合成
在高渗透压环境下丙三醇是丝状真菌、藻类、昆虫、甲壳动物、脊椎动物中主要的渗透压调节剂，这是生物体细胞内积累低相对分子质量溶质以适应高渗透压环境，调节细胞内外渗透压平衡维持生命的自然选择结果。
在渗透压允许的条件下丙三醇可以对细胞中的酶和生物大分子的结构进行较大程度的保护，而且丙三醇的溶解性和粘度几乎不随其浓度的增加而受影响。
基于这种生物适应环境的生理机制，筛选高产丙三醇的耐渗透压酵母和藻类可以进行丙三醇的生产。
1.3 微生物丙三醇的提取
在发酵液里面提取丙三醇包含：①分开发酵液里面的细胞；②分开得到的清液使用酸碱调节为中性，过滤掉不能够稀释的固体物质，处置完毕使用多功能的蒸发设施进行浓缩，同时能够消灭乙醛以及乙醇这类发挥物体，最终在真空蒸馏中提取压缩的丙三醇，使用活性炭去除里
面的颜色，获得工业中使用的丙三醇。
使用亚硫酸盐方式发酵制作丙三醇的过程中，先使用蒸馏压缩的丙三醇发酵液，并且消灭其中的乙醛以及乙醇等物质，在对压缩液体进行纯化，在提取丙三醇的过程中大约会损耗掉百分之五到百分之十，因此使用溶剂提炼丙三醇花费较多。
使用耐渗透压方式提取丙三醇回收方式和亚硫酸盐的做法差不多，这里使用方慧英策划的介质蒸馏措施解决了丙三醇真空蒸馏时速度慢、杂质多的难题，蒸馏率能达到百分之九十五以上，这确保了制造工业使用丙三醇的供应。
2 结束语
在我国因洗涤剂的普遍使用油脂的皂化和水解生产丙三醇产量有限，10年前从国外引进的化学合成装置因生产成本过高而无法生产，因此我国丙三醇缺额将长期存在，发展微生物丙三醇生产途径已无可取代。
随着耐渗酵母途径的出现转向剂酵母途径逐渐淘汰，耐渗酵母途径可得到高产率的丙三醇，可在采用自动控制设备，降低劳动强度；高密度细胞发酵，提高生产强度上提高经济效益。
细菌途径生产丙三醇还值得大量的研究。
Dunaliell. sp 藻类培养生产丙三醇如收获藻体的方法得到改进则潜力较大，C.sp 则可以进行连续生产丙三醇，也是一个产业化潜力较大的新领域。
目前面临的主要困难是下游技术。
传统的分离方法如离心、蒸发、蒸馏、液液萃取能量消耗及成本较大。
耐渗透压酵母丙三醇的工业生产中虽然杂质成分与皂化和合成的丙三醇不同，产品含有少量酸性物质，但经过本单位近来的研究攻关产品质量已达医药级标准。
时代在前进，技术在不断进步。
微生物丙三醇的生产工业正在起步，相信利用基因工程手段筛选出更优良的工业生产菌株，发展新的方法如超滤、反渗透、离子交换技术等提取手段，采用先进的发酵技术和生产控制设备将使微生物丙三醇的生产水平迈入一个新的时代。
参考文献
[1]金海如.微生物丙三醇的生产及研究进展[J].日用化学工业，2000.。