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发酵生产二羟丙酮工艺研究

学号姓名：胡钟星班级：2010级生物工程四班

合作者：罗建孟、胡钟星、吴运鑫、肖晗、董娥

摘要

1,3-二羟丙酮（DHA）是一种重要的医药化工中间体，在精细化工、食品工业、化

妆工业和水质净化等方面有着广泛的应用前景。目前DHA已经被广泛的应用于保湿防晒

化装品中；在低血糖与与糖尿病的治疗上，限量口服DHA与葡萄糖相比，DHA能更大幅

度的提高呼吸频率，增大氧气消耗，有效地防止过量β-羟基丁酸及乙酰乙酸的形成。

此外1,3-二羟基丙酮衍生物是一类非常重要的中间体：可用于羟醛缩合反应制取各种手

性化合物；经生物或化学法还原可得到具有光学活性的仲醇；直接用于光学反应中的

DielsAlder加成反应制备糖类化合物或经进一步的反应用于该类加成反应；与卡宾发

生插入反应；与2,2-二烷氧基丙烷衍生物作用制备内酯；用于制备一些桥环化合物进而

开环得到众多有用的环状化合物。

DHA通过甘油转化获得，制备方法已从过去的化学合成法转向微生物发酵法。在国

外，微生物发酵生产DHA已得到了大规模的工业应用，国内近年来有微生物转化甘油生

产DHA的报道，与国外相比，菌株产率较低，无法达到工业生产的要求。

关键词：二羟丙酮；微生物发酵法；影响因素

正文

一、引言

二经基丙酮或1,3一二经基丙酮，英文名为1,3-dihydroxyacetone或

dihydroxyacetone，简写为DHA,是最简单的三碳酮糖，外观是白色或类白色粉末状结晶，

具有甜、凉的味道，易吸湿并分解。一般状态下是二聚体(1,4-Dioxane)的结晶，能缓

慢地溶于1份水中或15份乙醇中，微溶于乙醚，但经溶解或加热则变为单体，其单体

易溶于水、乙醇、丙酮和乙醚等有机溶剂，熔点为75—80℃，水溶性250g/L-1(20℃)，

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在pH为6.0时稳定，是一种重要的化工、生化原料，医药、农药合成中间体和多功能

食品添加剂，用途十分广泛。

DHA的生产方法主要有化学合成和微生物发酵两种方法:

1.1化学合成法

最常见的二轻基丙酮化学合成方法主要有一溴丙酮酯化醇解法和1,2一丙二醇的

氧气或K2Cr2O7/H2SO4氧化法两种。前者反应条件温和、合成用生产设备要求低且简单、

产品收率高、产品纯度高，但主原料一溴丙酮的价格导致生产成本过高是该方法的最大

缺点；后者与前者刚好相反，反应条件及设备要求高、需要用昂贵的金属催化剂、产品

收率不高，但原料成木低并可连续化或半连续化生产。

1.2微生物发酵法

与化学合成法相比，微生物发酵生产DHA具有专一性强、反应条件温和、底物利用

率高、生产工艺相对简单、副产物少，同时微生物发酵制备的DHA可应用于食品和医药

工业领域等优点，成为人们研究的重点。本文所叙述的就是采用发酵工艺生产二羟丙酮

以及初始PH对发酵法生产二羟基丙酮的影响。

二、实验内容

1.5L、10L、70L发酵罐发酵生产二羟基丙酮配料、灭菌、接种操作过程实验

2.二羟基丙酮标准曲线制作及发酵液中二羟基丙酮含量的测定

3.不同发酵条件(主要为PH)对微生物生产二羟基丙酮影响的研究

三、实验材料及操作

3.1实验材料

3.1.1菌种：氧化葡萄糖酸杆菌GL58

3.1.2斜面菌种保存培养基（%）：

甘油5.0，葡萄糖5.0，酵母膏1