微生物发酵生产L-乳酸研究

摘要

L-乳酸作为一种十分重要的有机酸，在食品、皮革、医药和化工等行业中被广泛应用，同时又可以作为合成聚乳酸的单体材料，因此L-乳酸具有极其广泛的应用前景。但是，目前发酵生产乳酸仍存在发酵周期长，L-乳酸光学纯度低，L-乳酸产量少，发酵原材料消耗大等缺点，导致乳酸生产成本偏高，一直是制约乳酸发酵行业发展的瓶颈。本论文的研究主要从高产L-乳酸菌株筛选，发酵培养基和培养条件优化以及菌种的诱变选育几个方面研究微生物发酵产L-乳酸。研究意义在于选育高产乳酸菌株，并且利用廉价氮源棉籽饼粉替代酵母粉降低发酵成本。
　　（1）从谷物、发酵食品等样品中筛选出2株高产乳酸菌株，通过对其进行形态学观察、VITEK2生理生化鉴定及16S rRNA序列分析，确定2株菌株均为鼠李糖乳酸杆菌，并将其分别命名为鼠李糖乳酸杆菌DLF-15037和鼠李糖乳酸杆菌DLF-15038。其中从辣白菜中筛出的菌株DLF-15038的乳酸产量最高，经L-/D-乳酸试剂盒检测该菌株发酵产光学纯度为100%的L-乳酸。
　　（2）通过单因素实验和响应面实验设计对菌株DLF-15038的培养基和培养条件进行了优化，发现廉价的棉籽饼粉可以部分替代酵母粉，采用15 g/L棉籽饼粉和10 g/L的酵母粉为复合氮源，最适无机盐浓度分别为CH3COONa3 g/L、KH2PO42 g/L、MnSO40.3 g/L、MgSO40.2 g/L，从而降低了发酵成本。摇瓶中最优发酵条件：装液量为100 mL/250 mL，发酵温度为37℃，转速为184 r/min，种龄为11 h，接种量为4%；发酵罐中最优pH值为6.0，通气量为0.1 vvm，然后在5 L发酵罐中进行了批式发酵和批式流加发酵实验，发酵72 h，L-乳酸产量分别为158.24 g/L和165.15 g/L，生产强度分别为2.20 g/(L·h)和2.29 g/(L·h)，糖酸转化率分别为90.36%和93.34%。
　　（3）以L. rhamnosus DLF-15038作为出发菌株，对其进行紫外和DES复合诱变，诱变条件为菌液稀释浓度10-6，紫外诱变时间为3 min； DES浓度为1%、诱变时间20 min、诱变温度38℃。经6次传代培养后发现该突变株具有较好的遗传稳定性，并将其命名为鼠李糖乳杆菌DLF-15041，为乳酸发酵提供了一株优良菌株。最后在5 L发酵罐中进行批式和批式流加发酵72 h，L-乳酸产量分别为167.45 g/L和173.26 g/L，生产强度分别为2.33 g/(L·h)和2.41 g/(L·h)，糖酸转化率分别为93.52%和93.23%。

目录

声明

引言

1 研究背景

1.1 乳酸的介绍

1.2 发酵产乳酸的菌种

1.3 乳酸发酵工艺进展

1.4 课题的研究意义及内容

2 L-乳酸高产菌株的筛选与鉴定

2.1 引言

2.2 实验材料

2.3 实验方法

2.4 实验结果与讨论

2.5 本章小结

3 L-乳酸发酵条件优化

3.1 引言

3.2 实验材料

3.3 实验方法

3.4 实验结果与讨论

3.5 本章小结

4 高产L-乳酸菌株的诱变选育

4.1 引言

4.2 实验材料

4.3 实验方法

4.4 实验结果与讨论

4.5 本章小结

结论

创新点：

参考文献

附录A 附录内容名称

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢