细菌L-乳酸发酵的研究

【摘要】： 本文对从自然界筛选的产L-乳酸的同型乳酸发酵乳酸菌进行了N~+注入、耐高糖、高酸驯化、选育及其鉴定，对目的菌株的发酵特性、培养基、发酵条件优化和产物的离子交换树脂分离等方面进行了研究。 1.通过自然筛选，获得20株产L-乳酸的乳酸菌，通过复筛及发酵试验，确定了一株以同型乳酸发酵产L-乳酸量相对较高的乳酸菌LBO，其L-乳酸产量为22 g/L。采用低能N~+注入诱变菌株LBO，在离子注入能量为50 Kev时，以诱变剂量为1.2×10~(18)ions/s进行注入得突变株LB1，其L-乳酸产量达到了43g/L。 2.对突变菌株LB1进行了耐高糖、高酸驯化和选育，得到菌株LB1-1D，该菌株分别能在乳酸浓度为24g/L和葡萄糖浓度为150g/L的平板上生长。不添加CaCO_3时，发酵液中L-乳酸可积累26g/L，添加CaCO_3发酵时其L-乳酸产量为54g/L。通过对菌株LB1-1的菌落、菌体形态特征的观察，发酵特性和生理生化特征的研究，确定该菌株为能动乳杆菌(Lactobacillus agilis LB1-1D)。 3.对菌株Lactobacillus agilis LB1-1D的发酵培养基进行了优化：通过单因素试验，研究了不同碳、氮源种类、生长因子、无机盐对L-乳酸产量的影响，并在单因素试验的基础上，利用响应面分析法优化了培养基中影响L-乳酸产量的主要因素，得到了大米糖化液(X_1)、玉米浆(X_2)、番茄汁(X_3)对L-乳酸产量(y)的回归方程为：根据响应值典型分析求得了大米糖化液(X_1)、玉米浆(X_2)、番茄汁(X_3)的最佳浓度分别为：111.23g/L、13.9mL/L、11.8mL/L。最终确定Lactobacillus agilis LB1-1D的最佳发酵培养基：葡萄糖111.23g/L的大米糖化液，玉米浆11.8mL/L，酵母膏10g，番茄汁13.9mL/L，乙酸钠0.5g，MgSO_4·7H_2O 0.2g，MnSO_4·4H_2O 0.01g，FeSO_4·7H_2O 0.01g，NaCl0.01g水1000 mL。 4.对菌株Lactobacillus agilis LB1-1D的培养条件进行了优化，确定了最佳接种量为10％；最佳发酵温度为37℃；最佳中和剂为NH_4OH；并就菌株Lactobacillus agilis LB1-1D发酵中的不同控氧方式进行了研究，结果表明，采取先通风后准厌氧培养强于一直静止培养或一直通风状态下的培养，并确定了当通风培养14h后转入准厌氧培养为最佳控氧时间点，采用该培养方式，发酵液中L-乳酸产量达到103g/L，对糖的利用率为92％。 5.对发酵产物的离子交换树脂分离进行了研究，确定了最适合分离L-乳酸的离子交换树脂D185，其交换容量和解吸率分别为75g/L和87％，该树脂不吸附葡萄糖和氨基氮，最佳再生碱为NH_3·H_2O；对树脂D185的吸附-解吸工艺条件的研究结果表明：当pH值在9左右，吸附流速选择控制为4mL/min时，L-乳酸收率为73％；在解吸时，选择浓度为50g/L氨水以2mL/min的速度进行洗脱，得到的洗脱峰形最窄、峰值最高，L-乳酸收率为87％。