十字形聚乙烯醇絲固定化米根霉發(fā)酵L-乳酸的研究.pdf

1、乳酸是生物醫(yī)學工程材料聚乳酸的生產原料，而且隨著生物可降解材料-聚乳酸研究的迅速發(fā)展，乳酸的生產越來越受到人們的高度關注。目前乳酸生產的方法大部分采用微生物發(fā)酵法，常用的菌種有米根霉和乳酸菌。米根霉的營養(yǎng)需求低，產出的乳酸光學純度高。但是由于真菌的菌絲形態(tài)難控制，游離發(fā)酵易形成凝團和結塊，降低了生產效率。采用固定化方法，可以控制菌絲形態(tài)，縮短發(fā)酵時間，且固定化細胞可重復穩(wěn)定使用。此外，米根霉可以利用的碳源有葡萄糖和淀粉，但是隨著能源和糧

2、食問題的加重，需要找到廉價且易得的原料。目前研究較多的是利用纖維素原料—農業(yè)廢棄物如玉米秸稈進行發(fā)酵，本文對此也進行了探討。
　　 本文分為兩部分進行了研究：采用聚乙烯醇絲作為吸附材料，制成十字形立體載體，研究了該載體的參數、發(fā)酵條件及載體的長期穩(wěn)定性；在此基礎上，初步研究了以秸稈酶解液為碳源進行發(fā)酵的產乳酸（游離與固定化）。
　　 首先，以葡萄糖作為碳源，確定載體的形狀為十字形，載體長度2.5cm、PVA絲質量0.12

3、g/個、孢子濃度0.5×106個/ml、1個載體進行發(fā)酵，乳酸濃度可達到51.13g/L，轉化率為63.90％。與游離發(fā)酵相比，搖瓶固定化發(fā)酵乳酸濃度提高了25％，發(fā)酵時間縮短了33％。
　　 其次，確定了載體的搖瓶發(fā)酵條件：在種子培養(yǎng)的開始就加入載體固定化培養(yǎng)24h、轉速180 r/min、發(fā)酵開始一次性添加20g/L的CaCO3，乳酸濃度54.32g/L。搖瓶和1L的鼓泡式生物反應器的半連續(xù)發(fā)酵研究表明載體固定化發(fā)酵可保持長

4、期穩(wěn)定性。搖瓶可穩(wěn)定發(fā)酵10批次，平均轉化率65.00％，平均產率穩(wěn)定1.10 g/L·h；1L反應器乳酸濃度最高達到55.68 g/L，轉化率69.60％。
　　 最后，以玉米秸稈作的酶解液作為碳源，初步探討了酶解液的發(fā)酵。選擇蒸汽爆破和物理化學法相結合對秸稈進行了預處理，降低了木質素的含量，提高了纖維素酶對原料的敏感性。通過均勻設計得到最佳的纖維素酶濃度35FPU/g和底物濃度50g/L，酶解率可達到94.03％。采用酶解液