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2,3-丁二醇是C4平台化合物之一,在化工、医药、食品、航空航天等领域有广泛用途。因其高度亲水、且发酵液成分复杂,使2,3-丁二醇的后续分离成为制约其工业化发展的瓶颈因素。盐析萃取以有机溶剂作萃取剂、盐作盐析剂,具有回收率高、能耗低、易放大等特点。以糖取代无机盐,下相的糖可应用于下次发酵,减少了污水的处理与排放,是一种分离-发酵耦合的新技术。离子液体几乎无蒸气压,避免了有机溶剂易燃易爆的安全问题。因此,本论文以咪唑型离子液体为有机溶剂,采用盐析萃取和糖析萃取两种方法对发酵液中2,3-丁二醇的分离进行考察,研究了2,3-丁二醇和离子液体的分配行为,并考察了离子液体对Enterobacter cloacae DLM生长和代谢的影响。首先,离子液体盐析萃取发酵液中的2,3-丁二醇。以2,3-丁二醇和离子液体的回收率为指标从不同离子液体-无机盐体系中筛选出1-丁基-3-甲基-咪唑氯盐([Bmim][Cl])/K2HPO4和1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([Emim][OTF])/K2HPO4体系,考察了温度、2,3-丁二醇浓度以及发酵液中成分对于成相的影响,研究了不同离子液体和盐浓度条件下的2,3-丁二醇、离子液体、残糖以及副产物有机酸的分配行为。当[Bmim][Cl]浓度在10-20%(w/w)时,2,3-丁二醇的分配系数随K2HPO4浓度增加呈先增加后降低现象,当离子液体浓度为30%(w/w)时,则随之下降;而采用[Emim][OTF]/K2HPO4体系时,2,3-丁二醇的分配系数随K2HPO4浓度增加而增加。当体系组成为30%[Bmim][Cl]/8%K2HPO4(w/w)时,2,3-丁二醇和离子液体回收率分别为96.3%和97.5%,葡萄糖的去除率为30.2%。当体系组成为25%[Emim][OTF]/30%K2HPO4(w/w)时,2,3-丁二醇和离子液体的回收率分别为95.7%和99.5%,乳酸和琥珀酸的去除率分别为63.3%和89.7%。其次,离子液体糖析萃取发酵液中的2,3-丁二醇。考察了离子液体结构、浓度和K2HPO4添加对成相以及2,3-丁二醇和离子液体回收率的影响,研究了2,3-丁二醇和离子液体在[Emim][OTF]/葡萄糖体系中的分配行为。随着葡萄糖浓度的增加,相比逐渐降低,2,3-丁二醇和离子液体的分配系数逐渐增加。当体系组成为25%葡萄糖/28%[Emim][OTF]/4%K2HPO4(w/w/w)时,2,3-丁二醇和离子液体的分配系数分别为2.04和5.71,回收率分别为63.1%和82.8%。最后,考察了离子液体对E.cloacae DLM生长和代谢的影响。测定了四种离子液体对E.cloacae DLM的半数致死浓度值(IC50),并绘制了不同离子液体浓度条件下的生长曲线,表现出低浓度促进、高浓度抑制的特点。发酵终点的产物分析显示,离子液体对不同代谢途径的抑制不同,且对2,3-丁二醇异构体比例有影响。胞外蛋白和胞外核酸浓度测定显示,离子液体的添加导致细胞膜通透性增加。