结冷胶固定化保加利亚乳杆菌及在玉米秸秆连续发酵D-乳酸中的应用

摘要

秸秆生物炼制化学品是解决秸秆资源利用附加值低、减轻秸秆焚烧带来的环境污染的主要方法之一。本研究制备了结冷胶固定化保加利亚乳酸杆菌（Lactobacillus bulgaricus）T15凝胶珠（结冷胶-T15凝胶珠），并对其性质进行表征，建立了结冷胶-T15凝胶珠固定化细胞循环连续发酵产D-乳酸发酵工艺。结冷胶-T15凝胶珠的断裂应力为（91.68±0.11） kPa，较海藻酸钙固定化T15凝胶珠（海藻酸钙-T15凝胶珠）提高了125.12%，表明结冷胶-T15凝胶珠的强度更强。以结冷胶-T15凝胶珠为出发菌株，葡萄糖为发酵基质，10批次循环（720h）发酵，其D-乳酸最高批次产量为（72.90±2.79）g/L，较海藻酸钙-T15凝胶珠提高了33.85%，较游离T15提高了37.70%。将葡萄糖更换为玉米秸秆酶解液，使用结冷胶-T15凝胶珠进行10批次循环（240 h）发酵，D-乳酸生产强度可达（1.74±0.79）g/（L·h），远高于游离菌。10批次循环发酵后结冷胶-T15凝胶珠磨损率小于5%，表明结冷胶是一种细胞固定化的良好载体，可广泛应用于细胞固定化工业发酵领域。本研究为细胞循环发酵产D-乳酸工业化生产提供基础数据，为玉米秸秆生物炼制D-乳酸提供了新途径。