干酪乳杆菌鼠李糖亚种发酵生产L-乳酸的研究

摘要

乳酸分子中含有不对称碳原子,根据其旋光性可将乳酸分为L-乳酸、D-乳酸和DL-乳酸外消旋体。乳酸用途广泛,主要应用于食品、医药、轻工、化工等行业。本文以干酪乳杆菌鼠李糖亚种719为研究对象,对其生长条件和培养基组成进行优化,并以玉米粉为主要原料,加入豆粕和玉米浆干粉为廉价氮源进行L-乳酸发酵。 用干酪乳杆菌鼠李糖亚种719进行L-乳酸发酵,经HPLC法检测知乳酸产物中L-乳酸的纯度为91.4％。该菌最佳发酵温度为37℃,最适接种量为5％,用碳酸钙做中和剂优于NaOH和浓氨水。 对该菌L-乳酸发酵的培养基成分进行优化,当培养基组成为葡萄糖160 g/L,酵母粉5 g/L,蛋白胨10 g/L,牛肉膏15 g/L,吐温801 mL/L,西红柿汁50 mL/L,白菜汁50 mL/L时,该菌发酵所得L-乳酸的产量最大为143.6 g/L,对葡萄糖的转化率为89.8％。 对玉米粉的几种水解方式进行研究,玉米粉水解前采用蒸煮工艺处理较纤维素酶处理方式更有利于玉米淀粉的糖化,大大缩短了糖化时间,计算得知实验用玉米粉中淀粉的含量为76.3％。研究了玉米淀粉液化、糖化过程中酶用量、pH值和温度三者对液化、糖化效果的影响。结果表明,玉米粉的最佳液化条件为：α-淀粉酶12 u/g,pH值6.0,温度90℃。最佳糖化条件为：高效糖化酶110 u/g,pH值4.5,温度65℃。 用豆粕和玉米浆干粉作为廉价氮源进行玉米粉的三角瓶L-乳酸发酵。当玉米粉浓度为200 g/L时,豆粕粉和玉米浆干粉的添加量分别为15.2 g/L和24.8 g/L的情况下发酵所得L-乳酸的产量最高为121.4 g/L,对淀粉的转化率为79.5％。10L发酵罐中进行玉米粉的分批发酵,64小时后L-乳酸浓度达到最大值126.6 g/L,乳酸最大浓度为138.5 g/L,对淀粉的转化率为90.7％。经成本核算和市场调研,该菌乳酸发酵的原料成本为4.2元/千克,目前纯度为80％的乳酸的出厂价约为16元/千克。 以干酪乳杆菌鼠李糖亚种719为发酵菌株,用玉米粉做主要原料,添加豆粕粉和玉米浆干粉作为氮源进行L-乳酸发酵,所得L-乳酸产量和纯度均达到了较高水平,生产成本低廉,应用到工业生产中具有可行性。

目录

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声明

第一章绪论

1.1乳酸的结构、性质、检测方法及其应用

1.1.1乳酸的结构及性质

1.1.2乳酸的检测方法

1.1.3乳酸的应用

1.2乳酸的生产方法

1.2.1化学合成法

1.2.2酶法

1.2.3发酵法

1.3发酵法生产乳酸的研究进展

1.3.1菌种

1.3.2发酵原料

1.3.3发酵工艺

1.4乳酸的国内外市场状况

1.4.1乳酸供需状况

1.4.2乳酸价格情况

1.5立题依据

1.6研究内容

第二章干酪乳杆菌L-酸发酵培养条件的研究

2.1引言

2.2实验材料与设备

2.2.1实验材料

2.2.2主要试剂

2.2.3实验仪器设备

2.3实验及分析方法

2.3.1培养基制备

2.3.2实验方法

2.3.3 L-乳酸的测定

2.3.4葡萄糖的测定

2.3.5菌体干重的测定

2.4实验结果与分析

2.4.1乳酸色谱图及标准曲线

2.4.2不同发酵温度的影响

2.4.3不同接种量的影响

2.4.4不同中和剂的影响

2.5本章小结

第三章干酪乳杆菌L-乳酸发酵培养基的优化

3.1引言

3.2实验材料与设备

3.2.1实验材料

3.2.2实验仪器与设备

3.3实验及分析方法

3.3.1培养基的制备

3.3.2实验方法

3.3.3 L-乳酸的测定

3.3.4葡萄糖的测定

3.3.5菌体干重的测定

3.4实验结果与分析

3.4.1不同初始葡萄糖浓度下的分批发酵

3.4.2氮源的优化

3.4.3生长因子的优化

3.4.4培养基的优化

3.5本章小结

第四章玉米粉为主要原料的L-乳酸发酵

4.1引言

4.2实验材料与设备

4.2.1实验材料

4.2.2主要实验仪器

4.3实验及分析方法

4.3.1培养基的制备

4.3.2实验方法

4.3.3 L-乳酸的测定

4.3.4葡萄糖的测定

4.3.5水解豆粕、玉米浆干粉氨基酸态氮的测定

4.4实验结果与分析

4.4.1豆粕、玉米浆干粉、生长因子对L-乳酸发酵的影响

4.4.2水解玉米粉进行L-乳酸发酵的研究

4.4.3水解豆粕和玉米浆干粉进行L-乳酸发酵的研究

4.4.4 10L发酵罐玉米粉分批发酵生产L-乳酸

4.5本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢