米根霉发酵产l-乳酸中和剂的研究及代谢通量的分析

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1、米根霉发酵产L．乳酸的中和剂研究及代谢通量分析摘要在米根霉发酵产L．乳酸过程中，一般采用CaC03作为酸中和剂，不仅L．乳酸损失大，且环境污染严重。为降低L．乳酸生产成本，寻求替代CaC03的新型中和剂，本文通过摇瓶发酵优化得出以CaC03、NaOH溶液和氨水作为中和剂的最适培养基组成，通过罐发酵实验确定了CaC03、NaOH溶液和氨水的最适中和剂浓度，并在最适浓度基础上考察了米根霉的菌体形态和发酵动力学，实现了NaOH溶液和氨水作为中和剂的半连续发酵，同时对其进行代谢通量分析。主要研究结论如下：1．通过单因素和正交试验，优化得出采用CaC03、NaOH溶液和氨水作为中和剂时的培

2、养基组成：(1)以CaC03作为中和剂的最优培养基组成：葡萄糖1209／L，(NH4)2S044．09／L，KH2P040．159／L，NaH2P040．209／L，ZnS04。7H20O．229／L，MgS04"7H20O．359／L。(2)以NaOH溶液作为中和剂的最优培养基组成：葡萄糖1209／L，(NH4)2S044．09／L，MgS04。7H20O．359／L，ZnS04‘7H20O．229／L，’NaH2P040．109／L，KH2P040．159／L。(3)以氨水作为中和剂的最优培养基组成：葡萄糖1209／L，(NH4)2S041．09／L，MgS04‘7H20O．

3、359／L，ZnS04·7H200．229／L，NaH2P040．159／L，KH2P04O．159／L。2．NaOH溶液和氨水作为中和剂时，添加Ca2+后L．乳酸产量平均提高7．3倍；通过罐发酵得出米根霉发酵产L-乳酸的最适pH值为5．5士0．2，NaOH溶液、氨水溶液作为中和剂的最佳浓度分别为10mol／L、25％，通过摇瓶发酵试验得出CaC03最佳浓度为609／L；在最适NaOH溶液、氨水、CaC03浓度基础上进行罐发酵得菌丝体小球直径分别为0．2．1．2mm、1．2．2．2mm、O．8．1．8ram，残糖分别为2．589／L、1．379／L、22．78g／L，L-乳酸产量

4、分别为74．349／L、80．619／L、75．809／L，发酵强度分别为1．039／(L．h)、1．129／(L．h)、1．409／(L．h)；而使用NaOH溶液和CaC03复合中和剂、氨水和CaC03复合中和剂时发酵强度皆为1．18g／(L．h)，高于NaOH溶液、氨水的发酵强度，低于CaC03的发酵强度。3．在米根霉半连续发酵过程中，使用NaOH溶液作为中和剂时，L．乳酸平均发酵强度为1．53g／(L．h)，以氨水作为中和剂时，L一乳酸平均发酵强度为1．65g／(L．h1，高于分批发酵的产酸强度。4．简单构建了米根霉As3．819胞内代谢网络模型。应用代谢通量分析法，分别以

5、10mol／LNaOH溶液、25％氨水、609／LCaC03作为中和剂时不同发酵阶段胞内代谢通量分布的变化。以NaOH溶液为中和剂，第12h、36h、60h产物L．乳酸的流量速率分别为0．93mmol／g／h、2．05mmol／g／h和5．83mmol／g／h：以氨水为中和剂时，第12h、36h、60h产物L一乳酸的流量速率分别为1．48mmol／g／h、2．02mmol／g／h、5．94mmol／g／h；以CaC03作为中和剂，第12、30h、48h产物L．乳酸的流量速率分别是10．54mmol／g／h、4．72mmol／g／h、7．30mmol／g／h。关键词：米根霉；L．乳

6、酸：中和剂；半连续发酵；代谢通量分析IIStudyonneutralizersofL—-lacticacidproducedbyRhizopusoryzaeandMetabolicFluxAnalysisAbstractCaC03wascommonlyusedasanacidneutralizerintheprocessofproducingL—lacticacidbyRhizopusoryzae．CaS04residuefromtherecoveryprocedurenotonlycausedthelossofL-lacticacidduringfiltrationbutals

7、obroughtenormousenvironmentalpressures．Therefore，inordertoreduceproductioncost。toseekanewneutralizerinsteadofCaC03，CaC03、NaOHsolutionandammoniawereresearchedrespectively．Theoptimalmediumcompositionofthethreedifferentneutralizerswereoptimizedt