耐高溫高產(chǎn)乳酸菌的選育及乳酸發(fā)酵新工藝研究.pdf

1、L-乳酸作為一種重要的有機(jī)酸，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品和化工領(lǐng)域，作為合成可生物降解新材料—聚乳酸（PLA）的主要原料，L-乳酸有著廣泛的應(yīng)用前景。目前存在著發(fā)酵周期較長產(chǎn)率較低、發(fā)酵過程能耗較大等問題，導(dǎo)致L-乳酸生產(chǎn)成本居高不下，成為制約L-乳酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。為了解決以上問題，本研究從耐高溫高產(chǎn)乳酸菌的選育、發(fā)酵過程控制分析以及新的乳酸在線分離工藝的設(shè)計(jì)等方面著手，力爭從多角度降低L-乳酸發(fā)酵的生產(chǎn)成本。
　　 （1）以實(shí)驗(yàn)室

2、保存的一株高光學(xué)純度的鼠李糖乳桿菌Lactobacillus rhamnosus HG09為出發(fā)菌株，對其進(jìn)行紫外線誘變，結(jié)合恒化器篩選的方法，提高了正向突變株的篩選效率；最終得到一株耐高溫高產(chǎn)乳酸菌，在50℃下發(fā)酵48h，乳酸產(chǎn)量達(dá)到84.6±1.8 g/L，較出發(fā)菌株提高92.7％，產(chǎn)率達(dá)到1.76±0.04 g/(L·h)；在經(jīng)過單因子優(yōu)化后，發(fā)現(xiàn)在42℃下，以150 g/L初糖、8％為接種量、Ph 5.8的條件下進(jìn)行發(fā)酵，最終產(chǎn)

3、量達(dá)到136±1.2 g/L乳酸，產(chǎn)率達(dá)到3.6±0.03 g/(L·h)，較出發(fā)菌株提高了80％。
　　 （2）根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道的固定化方法，對固定化乳酸菌的發(fā)酵進(jìn)行了研究； 7％聚乙烯醇（PVA）、1.5％海藻酸鈉混合液與飽和硼酸、2％氯化鈣混合液進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，能夠得到強(qiáng)度高、傳質(zhì)好的固定化膠體顆粒。該方法制作固定化乳酸菌的乳酸發(fā)酵產(chǎn)量與產(chǎn)率與游離菌發(fā)酵相當(dāng)，且可以長時(shí)間重復(fù)使用。對固定化乳酸菌的連續(xù)發(fā)酵進(jìn)行了研究，建立了數(shù)學(xué)擬合

4、模型，用Matlab對曲線進(jìn)行分析，得到了一些乳酸發(fā)酵過程中的重要參數(shù)；根據(jù)參數(shù)與建立的數(shù)學(xué)模型，分析了乳酸根與葡萄糖對乳酸發(fā)酵過程的影響，最終提出了優(yōu)化的控制條件。
　　 （3）首次將擴(kuò)張床同有機(jī)酸的發(fā)酵結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了乳酸的在線分離工藝；通過此種工藝并結(jié)合補(bǔ)料發(fā)酵，乳酸最終產(chǎn)量達(dá)到200±2.3 g/L，轉(zhuǎn)化率達(dá)到91.8±1.1％，產(chǎn)率達(dá)到4.4±0.05g/(L·h)，較批式發(fā)酵提高109.6％，較補(bǔ)料批式發(fā)酵提高57.