菜籽餅粕水解液為氮源細(xì)菌產(chǎn)L-乳酸的菌種選育及發(fā)酵條件優(yōu)化.pdf

1、細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)L-乳酸具有理論轉(zhuǎn)化率高、動力消耗少,后續(xù)分離工藝簡單等優(yōu)勢,是工業(yè)生產(chǎn)乳酸的重要方式.高產(chǎn)菌株的選育是發(fā)酵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié),本課題針對乳酸發(fā)酵中存在的產(chǎn)物抑制和底物抑制問題,通過誘變和定向選育,篩選出耐高酸、耐高糖的優(yōu)良菌株,提高了L-乳酸的產(chǎn)量和轉(zhuǎn)化率.同時,對乳酸發(fā)酵需要的復(fù)雜營養(yǎng)條件,嘗試以菜籽餅粕水解液代替酵母膏等作為發(fā)酵培養(yǎng)基氮源,運(yùn)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法優(yōu)化了發(fā)酵培養(yǎng)基的組成,其方法對相關(guān)領(lǐng)域研究也具有借鑒作用.

2、研究獲得的主要結(jié)論有: (1)以干酪乳桿菌CICC6002為出發(fā)菌株,以紫外線誘變,經(jīng)平板初篩和搖瓶復(fù)篩,得到突變株U-2,較同批發(fā)酵的原始菌株產(chǎn)乳酸量提高了6.87﹪,以U-2進(jìn)行硫酸二乙酯-超聲波復(fù)合誘變,經(jīng)平板初篩和搖瓶復(fù)篩,得到的突變株D-8、D-17和D-20較同批發(fā)酵的U-2產(chǎn)乳酸量分別提高了8.70﹪、13.04﹪和10.140/. (2)將上述三株突變株經(jīng)酸性MRS培養(yǎng)基和高糖MRS平板進(jìn)行耐酸和耐高糖馴

3、化,定向選育得到一株發(fā)酵性能最優(yōu)的突變株NT-7,最高耐40 g/L乳酸,200 g/L葡萄糖,在菜籽餅粕水解液為氮源的發(fā)酵培養(yǎng)基中發(fā)酵72h后產(chǎn)L-乳酸達(dá)88g/L,,產(chǎn)酸較同批發(fā)酵的原始菌株CICC6002增加了41.94﹪.傳代8次,菌株的產(chǎn)酸量仍基本穩(wěn)定. (3)從降低L-乳酸生產(chǎn)成本和提高菜籽餅粕綜合利用角度考慮,對比牛肉膏、酵母膏、蛋白胨和菜籽餅粕水解液為氮源時的L-乳酸產(chǎn)量,菜籽餅粕水解液較牛肉膏等產(chǎn)酸量雖然有所降

4、低,但成本大幅下降,更符合工業(yè)化生產(chǎn)的要求.在單因素試驗(yàn)和均勻試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,建立了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型.運(yùn)用遺傳算法對模型進(jìn)行尋優(yōu),得出了最優(yōu)的發(fā)酵培養(yǎng)基組成(g.L<'-1>):葡萄糖110.43,菜籽餅粕(干重)水解液87.78,玉米漿21.18,檸檬酸氫二銨2.85.經(jīng)72h發(fā)酵,L-乳酸的產(chǎn)量為94g/1.,較同批發(fā)酵下原培養(yǎng)基中的產(chǎn)量提高了9.30﹪. (4)通過單因素試驗(yàn)確定了突變株NT-7的最佳發(fā)酵條件:接種量10﹪,