利用代谢进化及固定化戊糖乳杆菌催化粗甘油制备乳酸的研究

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2、文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦门大学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。()2．不保密，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论

3、文，均适用上述授权。)沙了i儿日名1吖鹤门聪月人<明年声叶Ⅵ万方数据摘要乳酸是三大有机酸之一，用途极其广泛。近年来，随着乳酸及其衍生物应用领域的不断扩大，乳酸的需求量也持续增长。但以葡萄糖、淀粉等为原料的传统乳酸发酵工业，受限于原料成本的增长，发展空间有限。如果以生物柴油产业的副产物粗甘油为底物，可望大大降低乳酸发酵的生产成本。本研究以实验室筛选的一株戊糖乳杆菌(LactobacilluspentosusR3．8)为出发菌株，以工业粗甘油为底物，高效发酵生产乳酸，为实现其工业化生产打下基础。本文研究内容分为三个部分：菌株的代谢进化、提高菌株生长水平以及利用纤维床生物反应器固定化菌体进

4、行发酵。主要研究方案和结果如下：一、培养基中添加高浓度的粗甘油和乳酸代谢进化出发菌株LactobacilluspentosusR3．8。通过分别测定含高浓度粗甘油或乳酸培养基中不同进化代数菌株的生长曲线，发现代谢进化可以使菌株耐受130g／L的粗甘油或20g／L的乳酸。二、通过在培养基中添加不同种类、不同浓度的金属离子，提高菌株的生长水平，从而促进乳酸的发酵水平。研究表明培养基中加入浓度10mg／L以上的Mn2+对菌体生长和发酵水平均有促进作用。此外，相比NaOH溶液，氨水更适合用于发酵过程中调节发酵液pH。经过96h的分批发酵，乳酸可达46．4g／L，甘油的转化率达到0．996ed

5、g，生产强度为0．48g／L／ll。经220h的补料分批发酵，乳酸浓度可达83．8g／L，乳酸对甘油的转化率和生产强度分别为0．978edg和O．43g／L／h。三、利用纤维床生物反应器将戊糖乳杆菌细胞固定化，并进行了分批发酵、补料分批发酵和连续重复分批发酵的考察。结果发现：(1)与游离细胞发酵相比，利用固定化细胞可以显著短缩分批发酵的时间，提高乳酸的生产强度，通过固定化细胞分批发酵，乳酸产量可达50．7g／t,，最大产率可达1．83g／L／h，甘油转化率为0．947g儋；(2)通过固定化补料分批发酵，得到最高乳酸浓度88．5g／L，产率为O．50ga．,／h，相比游离细胞发酵，乳酸

6、产量和产率分别提高了5．6％和16．3％。(3)固定化细胞重复分批发酵表明所使用的固定化发酵系统稳定性很好，同时可以节省每个批次近24h的菌种活化、种子培养时间，以及接种的操作步万方数据摘要骤，提高发酵的效率。利用纤维床固定化戊糖乳杆菌生物转化是一种提高乳酸发酵水平的有效方法，且这种固定化细胞发酵系统具有进一步放大和发展的空间，有工业化应用的潜力。关键词：乳酸粗甘油戊糖乳杆菌代谢进化固定化万方数据Absla'actAbstractLacticacidisoneofthethreeimportantorganicacids，whichhasbeenwidelyusedinmanyfie

7、lds．Inrecentyears，witlltheapplicationsoflacticacidanditsderivativescontinuouslyexpanding，thereisexponentialgrowthindemandforlacticacid．However，therawmaterialcostsisthebottleneckofthedevelopmentoftraditionallacticacidfermentationin