耐受高濃度糠醛產(chǎn)L-乳酸菌株的篩選鑒定及其對纖維素水解液的發(fā)酵工藝研究.pdf

1、聚乳酸作為石油化學制品的良好替代品，聚乳酸的需求量日益增長。微生物發(fā)酵法通過優(yōu)良菌種對廉價底物的高效利用能生產(chǎn)專一性的高光學純?nèi)樗?，是大?guī)模生產(chǎn)乳酸的主要方法。本論文就針對高光學純L-乳酸的高效低成本發(fā)酵開展研究。
　　本文旨在以高濃度糠醛作為篩選條件，對本實驗室保存的污水樣品進行篩選，從而篩選出耐受高濃度糠醛產(chǎn)L-乳酸的菌株，并結(jié)合形態(tài)學觀察、生理生化鑒定以及16S rRNA基因同源性分析等生物學方法對獲得的耐受高濃度糠醛產(chǎn)L-

2、乳酸菌株進行鑒定，優(yōu)化目的菌株利用纖維素水解液發(fā)酵的條件，并開展利用纖維素水解液和棉籽蛋白粉作為廉價碳氮源發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸的工藝研究，取得了較高的發(fā)酵水平，并顯著降低了L-乳酸的原料成本。本實驗的主要實驗方法和實驗結(jié)果如下：
　　1、利用纖維素水解液平板和糠醛濃度梯度平板，對本實驗室保存的污水處理廠活性底泥樣品進行篩選，最終獲得一株耐受高濃度糠醛產(chǎn)L-乳酸菌株P38。
　　2、對P38號菌進行菌落形態(tài)觀察和個體形態(tài)觀察、生理

3、生化鑒定以及16S rRNA基因鑒定等研究。革蘭氏染色及顯微觀察的結(jié)果顯示P38不論在個體形態(tài)、菌落的主要特征還是生理生化特點等方面均與凝結(jié)芽孢桿菌相似。為了進一步確定菌株的種屬，實驗提取了P38的基因組DNA，PCR擴增16S rRNA基因序列并在NCBI網(wǎng)站中進行同源性分析比較，發(fā)現(xiàn)P38與前幾株凝結(jié)芽孢桿菌的同源性高達99％。因此將P38鑒定為凝結(jié)芽孢桿菌。
　　3、探究凝結(jié)芽孢桿菌P38對葡萄糖和木糖的利用情況，進行了分別

4、以葡萄糖和木糖為唯-碳源以及混合碳源的利用實驗，結(jié)果顯示，當以葡萄糖作為唯-碳源生產(chǎn)乳酸，產(chǎn)量為0.99±0.02g/g,光學純度99.9%，發(fā)酵為同型發(fā)酵；當以木糖為唯-碳源生產(chǎn)乳酸，產(chǎn)量為0.89±0.04g/g；P38可以同時高效利用木糖和葡萄糖。
　　4、探究凝結(jié)芽孢桿菌P38對發(fā)酵抑制物的耐受情況，選擇實驗的發(fā)酵抑制物分別為乙酸、甲酸、香草醛、木質(zhì)素、糠醛。實驗結(jié)果表明，P38對糠醛有顯著地耐受能力，可以耐受高達10g/

5、l的糠醛濃度，只有當糠醛濃度超過6g/l時，葡萄糖的消耗和乳酸的生產(chǎn)才會受到明顯的抑制，P38還對弱酸及酚類化合物有極強的耐受能力。
　　5、為了提高高光純L-乳酸的產(chǎn)量，本實驗對凝結(jié)芽孢桿菌P38的發(fā)酵條件進行優(yōu)化。從而確定優(yōu)化后的發(fā)酵條件為：發(fā)酵溫度42℃，初糖濃度100g/l。
　　6、在優(yōu)化的最佳條件下對玉米秸稈水解液進行分批補料發(fā)酵實驗。L-乳酸的終濃度為180g/l，糖酸轉(zhuǎn)化率為96%，產(chǎn)率為2.4g/l/h，L