用木糖渣联产乳酸和聚氨基葡萄糖的条件优化

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1、山东建筑大学硕士学位论文米根霉是根霉属中生产L乳酸的理想菌种，具有营养要求简单，发酵周期短，色素生成少，杂质含量低，易于分离提取和产品光学纯度高等优点，此外，与乳酸杆菌等细菌相比较，米根霉普遍具有培养条件粗犷，不易染菌的特点，是根霉属中L乳酸发酵的代表性菌种。由于米根霉乳酸发酵的转化率普遍都比细菌低，所以，对高产酸米根霉菌种的选育，廉价发酵原料的选择，发酵条件的优化，以及对米根霉菌体形态的研究一直是国内外的研究重点。1．2．1对高产酸米根霉菌种的选育菌种的优良直接关系到发酵过程的控制及其产量等，是发酵

2、过程中的一个至关重要的影响因素。国内外科学工作者一直致力于对菌种进行改良，如筛选、定向诱变耐酸性菌株、耐氨性菌株等，以及从分子生物学水平进行代谢控制，利用基因工程技术改良或构建乳酸生产菌等来提高L乳酸的产量和纯度。国外对米根霉乳酸发酵的研究和菌种的选育工作起步较早。1989年Hang等人16】对米根霉NRRL395直接利用农产品发酵生产。乳酸进行研究，以碳酸钙为中和剂，每千克粗淀粉原料(玉米)可生成354克以上的。乳酸。1994年Suntomsuk等[71对米根霉通过紫外诱变和NTG诱变处理，得到了三

3、株高产b乳酸的米根霉INl，3N4和4N6，产酸分别为17．6、17．6和19．89／L，至少比原始菌株提高了57％。2003年Skor3／明首次将米根霉的乳酸脱氢酶基因在酵母菌中表达。其后又通过提高乳酸脱氢酶的活性来提高米根霉的产酸能力，其中带有较长基因片断的质粒明显比带较短基因片断质粒的产酸量高【9】。我国天津、江苏、浙江、山西等地的许多科技工作者也对米根霉的乳酸发酵进行了研究。1991年，蒋明珠【101、曹本昌【ll】等人采用米根霉发酵生产L乳酸小试。1994年杨虹等人【12】利用淀粉．酸性培养

4、基富集培养，并结合高锰酸钾．溴化钾平板检出的方法从土壤中筛选出产乳酸819／L的根霉R-2菌株，以其为出发菌株经紫外线诱变，从琥珀酸平板上获得了变异株R-2．91，以葡萄糖为碳源，其乳酸产率为1039／L，对糖转化率为68．9％。2000年虞东胜等【13】从78株米根霉中筛选出13株产I广乳酸较高的菌株，其中米根霉Rs928产L乳酸最高，产酸最稳定，在16％的玉米淀粉水解糖为碳源的情况下，发酵61h，产L乳酸1409／L，对糖转化率80．4％，纯度97．9％。2004年白冬梅等【14】对米根霉突变株R

5、1201进行诱变后的发酵乳酸进行研究，菌株的产酸量提高了52％，同时对米根霉发酵过程中的代谢通量进行分析，这对菌株的发酵研究有较好的帮助。古绍彬等人【挎17】采用低能离山东建筑大学硕士学位论文子诱变方法，对出发菌米根霉PW352进行改良，获得高产L乳酸菌株RE3303，其产酸比亲株提高75％．在最优条件下，其产酸量可达131．136g／t,，最高可达140g／t,，糖转化率为86％-90％。此外，在以氨水为中和剂的研究中，2005年匡群等人【¨】筛选得到一株耐氨米根霉Rh／zopusoryzaeJS-

6、N02-02，从而可以适应高氮的环境、以氨水为中和剂进行L广乳酸发酵，平均产酸100．69／L。上述研究主要围绕米根霉高产菌种的诱变筛选，虽然在一定程度上提高了米根霉对。乳酸的转化率，但诱变选育存在工作量大、盲目性与随机性大、突变菌株易退化、发酵参数不稳定等缺点，效果并不理想，因此急需建立一种快速高效的筛选方法．并且在这些诱变方法中较少涉及代谢控制育种，没有将微生物遗传学的理论与育种实践密切结合起来，对突变株的变异机理不能深入了解，有待进一步通过研究目的产物的生物合成途径、遗传控制及代谢调节机制来进行

7、定向选瞥191．1．2．2利用天然或废弃的纤维素原料进行米根霉发酵生产乳酸的研究由于葡萄糖、淀粉等原料来源丰富，使发酵法生产乳酸得到广泛的推广。但是利用这些原料的成本依然较高，在一定程度上限制了乳酸生产聚乳酸，及其在环境保护方面的应用【捌．此外，乳酸相对来说是一种廉价产物，因此寻求廉价的原料来生产乳酸已成为当前国际上乳酸研究课题方面的热点问题。纤维素原料是地球上最丰富的可再生资源，全世界通过光合作用产生的植物物质每年高达10000000亿千克，其中89％目前未被人类利用，只有11％用作农作物产品、饲草

8、、造纸和建筑原料，绝大部分的纤维素原料被用作燃料或者在田间被直接烧掉，不但破坏了生态平衡，使土壤肥力衰竭，造成农业上的恶性循环，而且污染环境，还存在火灾隐患。中国的纤维素原料非常丰富，每年产量是11450亿千克，仅农作物秸秆、皮壳一项，每年就可达7000多亿千克【2l】。利用天然或废弃的纤维素原料来生产乳酸，既降低了乳酸：一的生产成本，同时又解决了废弃物的处理及污染问题，一举数得，目前国内外很多学者和研究机构都在对此进行了大量研究。Park等人瞄l研究了