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高产L-乳酸的嗜热乳酸杆菌T-1发酵特性的研究

石青松  
【摘要】:论文对一株高产L-乳酸的细菌Lactobacillus sp.T-1进行了研究。 乳酸菌T-1的生理生化特性研究发现,它是一株嗜热的乳酸杆菌,最适生长温度为50℃,对其形态特性及生理生化特性进行了描述。对T-1的营养缺陷型进行了初步的鉴定。发现T-1菌不仅是氨基酸、维生素及核苷酸三大类营养元素的多重营养缺陷型,蛋白胨中的某种营养成分也是它的生长因子。 对T-1的摇瓶分批发酵条件进行了优化,确定了先摇床后静置的发酵方式。优化后的种子培养基(g.L~(-1))为:葡萄糖30,K_2HPO_4 1,酵母膏5,蛋白胨5,碳酸钙10。在木薯、玉米、大米、葡萄糖、木糖五种底物中选出了玉米作为T-1发酵的碳源和能源。分别以酵母膏、蛋白胨、麸皮、蔬菜汁、黄豆粉为氮源和辅料进行了发酵试验,发现麸皮和蔬菜汁不适合T-1菌的L-乳酸发酵。对摇瓶发酵培养基进行了均匀设计优化实验,得出发酵培养基的组成为:(玉米糖化液)葡萄糖110g.L~(-1)、酵母膏4.30g.L~(-1)、蛋白胨4.30g.L~(-1)、黄豆粉4.9g.L~(-1);发酵结果为100.4g.L~(-1),转化率为91.3%;产量比优化之前的90.9 g.L~(-1)高出10.5%,转化率则提高了8.7%。在优化发酵培养基的基础上,对摇瓶发酵条件进行了正交实验优化,得到最优发酵条件为:摇床150r/min培养20h后转至静置发酵、装液量150mL、接种量10%、pH5.2-5.4、糖浓度110g.L~(-1)。摇瓶分批发酵条件优化后的L-乳酸发酵结果为102.4 g.L~(-1),转化率为93.1%。 对优化条件下发酵液中的溶解氧进行测定,前20h的摇床发酵中,氧气浓度基本维持在0.15mg/L,溶氧百分比为2.6%;静置发酵时,氧气浓度为0.12mg/L,溶氧百分比为2.1%左右。 用高效液相色谱及气质联用色谱对发酵液进行了检测,发现发酵后发酵液中的有机酸种类明显增多,在乳酸菌T-1中可能有三羧酸循环存在。用L-乳酸生物分析仪以及高压液相色谱测定发酵液中L-乳酸的纯度为98.4%。 研究了亚铁氰化钾对T-1发酵的影响。玉米糖化液加入0.05%的亚铁氰化钾后,T-1的产酸和耗糖速度有所加快,菌体吸光度A_(580)有较大增加,L-乳酸的终产量无变化,这和以木薯为底物的发酵有相似之处,可能都是由于氰化物的存在所致。


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