离子注入选育高效利用木糖生产L(+)-乳酸的米根霉

摘要

L(+)—乳酸(LA)是一种多用途的精细化学用品，广泛用于食品及医药领域。利用L(+)—乳酸聚合生产生物可降解塑料，性能优良、环境友好，作为目前广泛应用的石油基塑料的替代品，具有巨大发展潜力。然而，L(+)—乳酸的生产成本是制约聚乳酸生物材料广泛应用的瓶颈。
　　 廉价原材料的高效利用是降低L(+)—乳酸成本的一个关键因素，广泛存在的纤维类物质是自然界最廉价的原材料。纤维类物质高效利用的关键在于纤维类物质的水解以及水解产物中木糖的利用，本文针对离子束修饰米根霉提高木糖的利用率发酵生产L(+)—乳酸进行研究。
　　 本论文对出发菌株米根霉RLC41-6利用木糖生产L(+)—乳酸的发酵工艺进行优化和代谢通量分析。初步确定其发酵条件(g/L)：木糖50，氮源(NH4)2SO43，无机盐ZnSO4·7H2O0.15，KH2PO40.5，MgSO4·7H2O0.75，中和剂CaCO360，接种量5％，装液量20％。代谢通量分析结果表明，丙酮酸节点为关键节点。
　　 采用离子注入技术选育高效利用木糖生产L(+)—乳酸的米根霉。确定了合适的N+离子诱变参数：能量10keV、剂量1.04×1015～1.56×1015ions/cm2，经过多轮离子注入处理，筛选到高效利用木糖生产L(+)—乳酸的菌株RQ4012，并对该菌连续传代培养，表明具有较好的遗传稳定性。
　　 对诱变菌株RQ4012含木糖底物发酵工艺进行研究。在以木糖为唯一底物时，RQ4012发酵最佳条件：木糖10％，生理盐水浸泡孢子9h,(NH4)2SO43g/L，接种量4％，中和剂CaCO36％，装液量20％，温度37℃，转速200r/min。在进行葡萄糖木糖混合糖发酵时，菌株优先利用葡萄糖，当葡萄糖耗尽时，再加速利用木糖进行菌体的二次生长和产酸。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1乳酸概述

1.1.1乳酸的性质

1.1.2乳酸的应用

1.1.3乳酸的制备方法

1.1.4乳酸的提取工艺

1.1.5国内外研究状况和市场需求

1.2木糖的乳酸生物转化

1.2.1木糖乳酸生物转化的意义

1.2.2木糖的代谢

1.2.3含木糖底物生产乳酸的研究现状

1.3代谢通量分析概述

1.3.1代谢通量分析原理

1.3.2代谢通量分析方法

1.3.3代谢通量分析的应用

1.4离子束生物工程学研究概况

1.4.1离子束生物工程学原理

1.4.2离子束生物工程学应用

1.5论文研究目的和意义

第二章 出发菌株RLC41-6发酵工艺的优化

2.1材料和方法

2.1.1实验菌株

2.1.2培养基

2.1.3培养方法

2.1.4分析方法

2.2结果和讨论

2.2.1 RLC41-6对营养条件的要求

2.2.2 RLC41-6对发酵条件的要求

2.2.3流加木糖对RLC41-6的发酵影响

2.3小结

第三章 出发菌株RLC41-6发酵木糖的代谢通量分析

3.1材料与方法

3.1.1实验菌株

3.1.2培养基和培养方法

3.1.3分析方法

3.2结果与讨论

3.2.1代谢网络的构建

3.2.2米根霉代谢网络模型方程及求解

3.2.3米根霉RLC41-6发酵木糖的代谢通量求解

3.2.4米根霉RLC41-6发酵木糖的代谢通量分析

3.2.5运用代谢通量分析方法造成误差的可能原因

3.3小结

第四章 高效利用木糖菌株的诱变和筛选

4.1材料和方法

4.1.1菌株

4.1.2培养基

4.1.3培养方法

4.1.4离子束辐照装置

4.1.5诱变方法

4.1.6分析方法

4.1.7筛选方法

4.2结果和分析

4.2.1离子注入诱变筛选工艺

4.2.2注入离子的选择

4.2.3氮离子注入剂量对RLC41-6存活率的影响

4.2.4氮离子注入剂量对RLC41-6突变率的影响

4.2.5氮离子注入RLC41-6的诱变选育图谱

4.2.6发酵液成分的分析

4.2.7菌种稳定性测定

4.2.8乳酸脱氢酶的活力测定

4.3小结

第五章 高效利用木糖菌株RQ4012发酵工艺的优化

5.1材料和方法

5.1.1菌株

5.1.2培养基

5.1.3培养方法

5.1.4分析方法

5.2结果和分析

5.2.1高效利用木糖菌株RQ4012发酵木糖产酸

5.2.2高效利用木糖菌株RQ4012发酵混合糖产酸

5.3小结

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文及专利

致谢