產(chǎn)高光學(xué)純度L-乳酸菌株的篩選及發(fā)酵條件的優(yōu)化.pdf

1、乳酸，學(xué)名為α-羥基丙酸，在食品、醫(yī)藥、化工以及環(huán)保等領(lǐng)域都有十分重要的應(yīng)用。乳酸分子結(jié)構(gòu)中含有一個(gè)不對(duì)稱碳原子，因此具有光學(xué)異構(gòu)現(xiàn)象。根據(jù)構(gòu)型及旋光性的不同，乳酸可以分為 D(-)-乳酸、L(+)-乳酸和外消旋型乳酸，其中L-乳酸為左旋型乳酸，是人體唯一可以分解利用的乳酸類型。目前發(fā)酵法生產(chǎn) L-乳酸，主要以根霉和細(xì)菌發(fā)酵為主，特別是細(xì)菌發(fā)酵，因其具有產(chǎn)酸量及理論轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)，已成為目前 L-乳酸發(fā)酵研究的熱點(diǎn)。本課題針對(duì)現(xiàn)有細(xì)菌菌

2、株L-乳酸光學(xué)純度過低的問題，選擇從自然界中篩選一株產(chǎn)高光學(xué)純度L-乳酸的菌株，并進(jìn)行菌種的鑒定、搖瓶發(fā)酵條件的優(yōu)化以及5L發(fā)酵罐分批發(fā)酵控氧方式和發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的研究。
　　本研究以牛瘤胃及腸道內(nèi)容物為樣本，在限氧的條件下分離篩選得到一株新型乳酸菌菌株HY-36，它可以利用80.0g/L的葡萄糖產(chǎn)生57.1g/L的乳酸，其中L-乳酸占到99.3％。通過形態(tài)學(xué)觀察、生理生化實(shí)驗(yàn)以及16S rDNA分子生物學(xué)鑒定，初步鑒定該菌株為屎腸球

3、菌（Enterococcus faecium）。采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)菌株 HY-36的搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)條件和培養(yǎng)基組成進(jìn)行優(yōu)化，確定菌株HY-36發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸的最佳培養(yǎng)基組分為(g/L)：玉米粉水解液糖濃度80.0，酵母膏10.0，蛋白胨15.0，MgSO4·7H2O0.6，K2HPO4·3H2O1.5，檸檬酸氫二銨2.0，乙酸鈉5.0，碳酸鈣60.0，吐溫801.0mL。最適搖瓶發(fā)酵條件為：發(fā)酵溫度37℃，搖床轉(zhuǎn)速160 rpm，

4、裝液量60 mL，種齡為14h，接種量為5%。優(yōu)化后菌株的L-乳酸產(chǎn)量達(dá)到69.1g/L，比優(yōu)化前提高了1.21倍。利用5L發(fā)酵罐分批發(fā)酵方式對(duì)菌株 HY-36發(fā)酵的最佳控氧方式進(jìn)行了研究，結(jié)果表明采用分段控氧方式，即在發(fā)酵前18h通入一定量的氧氣，之后改為厭氧發(fā)酵最有利于菌株的L-乳酸發(fā)酵。在此氧氣控制條件下，菌體能夠較快的達(dá)到有利于產(chǎn)物合成的最佳菌體量，縮短發(fā)酵周期，同時(shí)獲得較高產(chǎn)量及光學(xué)純度的L-乳酸。在確定了最佳控氧方式后，對(duì)菌