Page 145 - 《精细化工》2023年第12期

第 12 期 肖志伟，等: 枯草芽孢杆菌发酵甘草渣产 2,3-丁二醇和乙偶姻 ·2687·

同时利用葡萄糖和木糖的现象，但利用程度存在差
异，实验组对木糖的消耗量和消耗速率均高于对照
组。实验组中的木糖在 70 h 全部消耗殆尽，平均消
耗速率为 0.27 g/(L·h)，而且木糖消耗速率也因为葡
萄糖效应在葡萄糖消耗殆尽前后存在差异。当培养
基中存在葡萄糖时，木糖消耗量为 10.6 g/L，消耗
速率为 0.23 g/(L·h)；当培养基中葡萄糖全部消耗完，
木糖消耗速率提升至 0.34 g/(L·h)。相比之下，发酵
结束后，前 96 h 对照组木糖总消耗量为 12.7 g/L，
平均消耗速率为 0.13 g/(L·h)，这表明菌株在实验组
中木糖消耗速率大于对照组，且在实验组中受葡萄糖
效应的影响较对照组更小，对木糖的利用程度更佳。
由图 3b、d 可见，以酶解液充当发酵碳源时（图
3d），菌种的发酵主产物 2,3-丁二醇和乙偶姻的产量
和分布相较于对照组（图 3b）也发生了变化。实验
组中 2,3-丁二醇产量相比于对照组有明显提高，在
发酵 64 h 时，2,3-丁二醇产量最高，达 36.5 g/L。2,3-
丁二醇产量在前 40 h 增长速率较快，到 40 h 后 2,3-
丁二醇的增长速率降低，推测原因是培养基中的葡
萄糖消耗殆尽，影响了产物的增长速率，而乙偶姻
的产量在实验组和对照组均呈现较为缓慢的增长。
有趣的是，发酵 70 h 时培养基中葡萄糖、木糖均消
耗完全，实验组中 2,3-丁二醇产量呈下降趋势，而
乙偶姻产量呈显著上升趋势，且在发酵 88 h 后乙偶
姻的产量高于 2,3-丁二醇，说明葡萄糖消耗完有利
于 2,3-丁二醇向乙偶姻转化。发酵 64 h 时，实验组
中主产物（2,3-丁二醇+乙偶姻）产量最高，达 43.9
g/L，此时还原糖转化率（即还原糖转化为主产物）
为 0.42 g/g，生产强度为 0.69 g/(L·h)；对照组中目
标产物产量为 45.9 g/L，此时还原糖转化率为 0.44
g/g，生产强度为 0.52 g/(L·h)。实验组总目标产物产
量及还原糖转化率略低于对照组，其原因是菌体生
长过于旺盛导致碳代谢流向生物量偏移。对代谢副
产物的分析表明，实验组和对照组的副产物（乙酸、
乳酸、柠檬酸）均一致，且产量不存在显著差异，
最高产量均＜1 g/L。
图 3 枯草芽孢杆菌在对照组糖液（a、b）及甘草渣酶解
液（c、d）中的生长代谢情况 3 结论
Fig. 3 Growth and metabolism of Bacillus subtilis in the
control (a, b) and glycyrrhiza residue hydrolysate
(c, d) 本文考察了稀碱溶液以及 EOAA-稀碱对甘草
渣的预处理效果及酶解糖化的影响，发现在较低温
因实验组中菌株生长更快，导致对葡萄糖及木 度下稀碱更有利于去除甘草渣中的木质素。通过比
糖的消耗速度显著高于对照组。经过 46 h 的发酵， 较稀碱溶液种类、浓度和反应温度对甘草渣中木质
实验组中葡萄糖全部消耗完，而对照组中剩余葡萄 纤维组分变化及酶解效果的影响，发现在温度
糖质量浓度为 37.2 g/L，实验组葡萄糖消耗速率相 100 ℃处理 1.5 h 条件下，质量分数 2%的 NaOH 水
较于对照组提高了 76%，此趋势与实验组菌体密度 溶液预处理效果最佳，木质素去除率达 54.1%、纤
高于对照组相一致。实验组和对照组均出现了菌株 维素回收率为 77.2%，24 h 酶解后，葡萄糖得率达