CN102732575A

CN102732575A - 一种利用米根霉发酵生产l-乳酸的方法

Info

Publication number: CN102732575A
Application number: CN2012102531059A
Authority: CN
Inventors: 周雪琴
Original assignee: TAICANG ZHOUSHI CHEMICAL PRODUCT CO Ltd
Current assignee: TAICANG ZHOUSHI CHEMICAL PRODUCT CO Ltd
Priority date: 2012-07-22
Filing date: 2012-07-22
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明提供了一种利用米根霉发酵生产L-乳酸的方法，本发明以米根霉为出发菌株，通过发酵生产L-乳酸，本发明确定了生产L-乳酸的发酵工艺条件。

Description

一种利用米根霉发酵生产L-乳酸的方法

技术领域

本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用米根霉发酵生产L-乳酸的方法。

背景技术

L-乳酸是21世纪最具应用潜力的有机酸之一。L-乳酸及其衍生物既是重要的有机化工原料，又是重要的精细化学品，被广泛应用于食品、农业、环保、医药、饲料、日用品、化工等领域。发酵法生产L?乳酸的菌种主要有乳酸杆菌属(Lactobacillus)和根霉属(Rhizopus)。用根霉发酵生产L?乳酸为好氧发酵，存在工艺能耗大、糖利用率低等缺点。采用乳酸菌发酵生产L?乳酸具有糖利用率高、不耗氧、能耗低、设备简单、操作方便等优点，在乳酸工业中具有广阔的发展前景。

目前国外关于L?乳酸发酵的研究主要集中在连续发酵及发酵与分离技术相偶联，如Li 等将电渗析与双极膜电渗析技术相结合，能及时分离乳酸，控制pH 值。Gao 等使用连续电渗析发酵装置，L?乳酸产率、得率分别达到8.18 g/(L?h)和0.69 g/g。连续发酵可以消除产物抑制，大幅度提高L?乳酸的生产效率，但应用于大规模生产还不够成熟。国内采用乳酸菌发酵生产L?乳酸的研究以分批发酵为主，如乐晓洁等通过培养基优化，L?乳酸产量达到103 g/L。闫智慧等用氨水中和乳酸，L?乳酸浓度、产率分别达到136.8 g/L 和1.71g/(L?h). 李剑等在培养基中添加多种氨基酸及生长因子，L?乳酸产量、得率及产率分别达到140.3 g/L, 0.94g/g 和1.95 g/(L?h)。Bai 等应用恒速流加发酵策略，L?乳酸产量、得率及产率分别达到210 g/L，0.97 g/g 和2.2 g/(L?h)。以上研究存在的不足是培养基成分比较复杂，其中包括酵母粉、蛋白胨等高成本原料。Kwon 等的研究表明，乳酸发酵中酵母粉等氮源的成本占总发酵成本的30%左右。

发明内容

本发明提供了一种利用米根霉发酵生产L-乳酸的方法，本发明以米根霉为出发菌株，通过发酵生产L?乳酸，本发明确定了生产L-乳酸的发酵工艺条件。

1. 一种利用米根霉发酵生产L-乳酸的方法，其特征在于发酵时，在250 mL培养基中装入一定量的培养基，接入一定量的种子培养基到发酵培养基，加入单独灭菌的碳酸钙，在35℃条件下发酵72 h。

2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵培养基(g/L)：玉米淀粉 120、硫酸铵 3、磷酸二氢钾 0.25、硫酸锌 0.04、硫酸镁 0.15，pH值6.0，然后加入碳酸钙60。

3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，种子培养基的制备方法为：种子培养基灭菌，接入培养好的孢子，在32℃条件下振荡培养24 h。

4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，种子培养基(g/L)：葡萄糖 100、硫酸铵 1.35、磷酸二氢钾 0.3、硫酸锌 0.04、硫酸镁 0.25，pH值6.0。

5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接种量及培养温度的确定采用摇瓶实验，250 mL摇瓶装液量100 mL。摇床转速为150 r/min，pH 调节剂为2 g CaCO₃，单独灭菌，在接种时无菌加入。

6. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于玉米淀粉浓度在14%左右为好。

7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于硫酸铵为最佳氮源。

8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于磷酸二氢钾作为发酵产生L-乳酸的磷酸源。

9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于最佳装液量40 mL/250mL。

本发明的有益效果在于：本发明以米根霉为出发菌株，通过发酵法生产L?乳酸，本发明确定了生产L-乳酸的发酵工艺条件。

具体实施方式

下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。

本发明所用的菌株为米根霉，购买于ACCC，编号为：ACCC31821。

实施例1

本实施案例说明不同碳源浓度对产L-乳酸的影响，碳源浓度分别为：10%，12%，14%，16%，18%和20%。结果如表1所示。

从表1可以看出，随着玉米淀粉浓度的增加，产酸量越来越高，但转化率越来越低。当浓度低于14%时，产酸量虽低，但原料得到充分利用，转化率升高；当浓度高于14%时，产酸量虽略有增加，但转化率下降较大。所以综合考虑，玉米淀粉浓度在14%左右为好。

表1不同碳源浓度对产酸的影响

碳源浓度（%）	总糖（g/L）	L-乳酸（g/L）	残糖（g/L）	转化率（%）
					10	92.0	78.32	3.24	88.24
12	112.5	84.12	5.24	78.43
					14	132.2	98.34	1.78	75.40
16	149.6	103.43	2.26	70.20
					18	168.8	104.98	4.34	63.94
20	185.0	110.32	5.34	61.40

实施例2

本实施案例说明不同氮源对产L-乳酸的影响，氮源分别为：脲、硝酸铵、硫酸铵、玉米浆、豆饼水解液和谷氨酸发酵废液，固体氮源添加量为0.3%（质量比），液态氮源添加量为3%（V/V），结果见表2。

由表2中可知，米根霉可利用添加的各种氮源产生L-乳酸，其中硫酸铵的产酸量最高，因此选择硫酸铵作为发酵氮源。

表2 不同氮源对产L-乳酸的影响

氮源	L-乳酸（g/L）	残糖（g/L）	转化率（%）
				脲	74.32	9.23	62.34
硝酸铵	104.46	2.30	79.25
				硫酸铵	108.86	3.12	85.54
玉米浆	32.34	14.21	27.45
				豆饼水解液	63.52	12.46	53.75
谷氨酸发酵废液	101.34	2.43	80.23

实施例3

本实施案例说明不同磷酸盐对产酸的影响，以发酵培养基为基础，采用不同磷酸盐发酵，磷酸盐添加量为0.025%，结果见表3。

从表中可见，所试几种磷酸盐均可作米根霉发酵L-乳酸的磷源，其中磷酸二氢钾效果最好，产酸高，转化率也高，因此选择磷酸二氢钾作为发酵产生L-乳酸的磷酸源。

表3 不同磷酸盐对产酸的影响

磷酸盐	L-乳酸（g/L）	残糖（g/L）	转化率（%）
				磷酸二氢钾	108.65	1.04	85.48
磷酸二氢钠	98.86	2.30	76.25
				磷酸二氢铵	102.86	0.12	78.26
磷酸氢钙	100.37	1.87	77.65

实施例4

本实施案例说明装液量对产L-乳酸的影响，在250 mL三角瓶内分装 20、 40、60、80 mL的发酵培养基，发酵72 h，结果见表4。

从表4中可以看出，装液量在20-40 mL范围转化率较高，装液量在60-80 mL范围转化率较低。这说明米根霉进行L-乳酸发酵对通风量要求不大。最终选取接种量为40 mL/250 mL。

表4装液量对产L-乳酸的影响

装液量（mL）	L-乳酸（g/L）	残糖（g/L）	转化率（%）
				20	93.36	2.65	85.68
40	95.16	2.30	86.25
				60	92.82	1.12	81.26
80	90.37	0.87	79.65

Claims

1.一种利用米根霉发酵生产L-乳酸的方法，其特征在于发酵时，在250 mL培养基中装入一定量的培养基，接入一定量的种子培养基到发酵培养基，加入单独灭菌的碳酸钙，在35℃条件下发酵72 h。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵培养基：玉米淀粉120 g/L、硫酸铵 3 g/L、磷酸二氢钾 0.25 g/L、硫酸锌 0.04 g/L、硫酸镁 0.15 g/L，pH值6.0，然后加入碳酸钙60 g/L。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于玉米淀粉浓度14%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，种子培养基的制备方法为：种子培养基灭菌，接入培养好的孢子，在32℃条件下振荡培养24 h。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，种子培养基：葡萄糖 100 g/L、硫酸铵 1.35 g/L、磷酸二氢钾 0.3 g/L、硫酸锌 0.04 g/L、硫酸镁 0.25 g/L，pH值6.0。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接种量及培养温度的确定采用摇瓶实验，250 mL摇瓶装液量100 mL；摇床转速为150 r/min，pH调节剂为2 g CaCO₃，单独灭菌，在接种时无菌加入。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于氮源为硫酸铵。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于磷酸二氢钾作为发酵产生L-乳酸的磷酸源。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于装液量40 mL/250mL。