L-乳酸高產(chǎn)菌株的選育及工業(yè)化研究.pdf

1、乳酸是目前世界上公認(rèn)的三大有機(jī)酸之一，其廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、制革、紡織、環(huán)保和農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域。目前隨著白色泡沫污染日益嚴(yán)重，可生物降解的聚乳酸產(chǎn)品作為有可能取代造成環(huán)境污染的白色熱塑產(chǎn)品也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。目前化學(xué)合成法生產(chǎn)乳酸均為DL型，無(wú)法達(dá)到聚L-乳酸的要求。而用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)L-乳酸可以得到較高的純度要求。本研究采用凝結(jié)芽孢桿菌作為L(zhǎng)-乳酸生產(chǎn)菌種，具有高溫、厭氧發(fā)酵等優(yōu)點(diǎn)，且L-乳酸光學(xué)純度較高，符合工業(yè)化生產(chǎn)的

2、要求。
　　 本論文通過(guò)低能離子注入法對(duì)一株產(chǎn)L-乳酸凝結(jié)芽胞桿菌Bacilluscoagulans進(jìn)行誘變，研究不同離子源N+離子注入凝結(jié)芽孢桿菌的生物學(xué)效應(yīng)，考察不同能量、劑量下的誘變效果。確定以會(huì)切磁場(chǎng)的雙潘寧源在20KeV能量、注入劑量為50×1013ions/cm2～200×1013ions/cm2時(shí)誘變效果較佳。通過(guò)多次離子注入誘變選育篩選到一株L-乳酸產(chǎn)量提高40％的高產(chǎn)突變株，并將其命名為N7-Ⅳ。
　　

3、 同時(shí)對(duì)高產(chǎn)突變株N7-Ⅳ搖瓶發(fā)酵條件進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)單因素試驗(yàn)，確定了菌株N7-Ⅳ的最佳碳源及其濃度。從生產(chǎn)成本及工業(yè)化可行性考慮，選擇玉米粉糖化液作為N7-Ⅳ的碳源，研究發(fā)現(xiàn)含糖量為20％時(shí)產(chǎn)酸及糖酸轉(zhuǎn)化率均較理想。并研究了發(fā)酵的最佳氮源是酵母膏，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)可以使用廉價(jià)的綿粕水解液代替酵母膏作為發(fā)酵氮源。最終確定較佳的發(fā)酵氮源配比為綿粕水解液5％。通過(guò)對(duì)菌株N7-Ⅳ的培養(yǎng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，確定了發(fā)酵的最佳接種量為10％；最佳發(fā)酵溫

4、度為50℃；最佳中和劑為重質(zhì)碳酸鈣：并對(duì)菌種的發(fā)酵控氧條件進(jìn)行了研究，確定搖瓶裝液量20mL時(shí)厭氧發(fā)酵至終點(diǎn)L-乳酸產(chǎn)量達(dá)到200g/L。
　　 通過(guò)與河南金丹乳酸有限公司合作，對(duì)該高產(chǎn)突變株進(jìn)行工業(yè)化放大試驗(yàn)，對(duì)N7-Ⅳ做了放大到1噸生產(chǎn)規(guī)模的分批發(fā)酵的可行性研究。最終確定1噸成產(chǎn)規(guī)模的發(fā)酵工藝為：種子液通過(guò)500ml、5L、50L三級(jí)放大接入1噸發(fā)酵罐，接種量10％，以重質(zhì)碳酸鈣為中和劑，攪拌轉(zhuǎn)速120rpm、厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸速