CN106811489A - 一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法 - Google Patents
一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106811489A CN106811489A CN201510854665.3A CN201510854665A CN106811489A CN 106811489 A CN106811489 A CN 106811489A CN 201510854665 A CN201510854665 A CN 201510854665A CN 106811489 A CN106811489 A CN 106811489A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lactic acid
- fermentation
- lectic
- pediocin
- pediococcus acidilactici
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明公开一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法。其具如下:(1)对木质纤维素原料进行预处理;(2)脱除木质纤维素预处理过程中产生的抑制物;(3)无需对木质纤维素原料、发酵反应器、发酵用营养物进行灭菌,直接向发酵反应器中加入纤维素酶、木质纤维素原料和乳酸片球菌Pediococcus acidilactici TY112(CGMCC 8664)进行同步糖化与发酵或分步糖化与发酵生产L-乳酸,乳酸生产过程中不需保持无菌状态。本发明有效降低了纤维素乳酸生产过程中的灭菌成本,简化了纤维素乳酸生产过程的操作复杂性。
Description
技术领域
本发明涉及木质纤维素生物炼制领域,是一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法。
背景技术
L-乳酸是非常重要的大宗化学品,广泛应用于食品、药品、防治、环保等行业中。目前最重要的用途是用于合成环保型的可降解塑料-聚乳酸(Polymeric lactic acid,PLA)。全球大约90%以上的乳酸是通过微生物发酵生产的,但微生物发酵生产乳酸的成本较高,主要体现在两个方面:第一,高的淀粉或糖类底物,约占乳酸产品生产成本的70%;第二,高的操作成本,包括灭菌操作和后期的分离纯化成本。
为了提高乳酸生产过程的经济性,利用丰富、廉价的木质纤维素原料替代淀粉等粮食原料是一种非常有效的手段。而对于第二个方面,开放式乳酸发酵是降低乳酸生产过程能耗和生产成本的有效策略,目前已经受到越来越多研究人员的关注和重视。但是,当前开放式的乳酸发酵大多是基于耐高温乳酸发酵微生物能够在较高温度条件下正常生长发酵,而高温同时又能抑制杂菌微生物生长的机理进行的。例如,利用耐高温的凝结芽孢杆菌Bacillus coagulans在温度为50℃的条件下进行开放式的乳酸发酵是目前最常用的方法。但是这种方法通常都是以糖质或淀粉类原料为底物,而复杂的纤维素底物还没有进行验证过。此外,凝结芽孢杆菌的发酵最适pH值为7.0左右,这与纤维素酶的最适酶解pH值4.8差别较大。基于此,以木质纤维素为底物,利用耐高温的凝结芽孢杆菌生产乳酸时只能采用分布糖化与发酵的工艺,而不能采用当前主流的同步糖化与发酵工艺。这必将大幅增加纤维素乳酸 生产过程的操作复杂性和生产成本。因此,以木质纤维素为底物进行乳酸发酵生产,必须开发一种新的开放式发酵工艺方法,来降低纤维素乳酸的生产过程复杂性和生产成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有开放式乳酸发酵工艺不适用于木质纤维素同步糖化与发酵的不足。本方法可以大幅降低木质纤维素同步糖化与发酵生产乳酸过程的成本,尤其是发酵反应器、发酵用营养物、木质纤维素底物等物品的灭菌能耗,而且发酵过程中不用维持无菌状态,从而大大降低了过程的操作复杂性,在保证木质纤维素转化为乳酸得率不变的条件下,大幅降低纤维素乳酸的生产成本。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法,其特征在于,具体步骤为,(1)对木质纤维素原料进行预处理;(2)脱除木质纤维素预处理过程中产生的抑制物;(3)无需对木质纤维素原料、发酵反应器、发酵用营养物进行灭菌,直接向发酵反应器中加入纤维素酶、木质纤维素原料和乳酸片球菌Pediococcus acidilactici TY112(CGMCC 8664)进行同步糖化与发酵或分步糖化与发酵生产L-乳酸,乳酸生产过程中不需保持无菌状态。
本发明所用乳酸菌为乳酸片球菌Pediococcus acidilactici TY112,CGMCCNo.8664;该乳酸片球菌的保藏单位是中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心(CGMCC);保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号;保藏日期为2013年12月31日,由华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室生物能源与生物炼制实验室培养制得。
与现有技术相比,本发明具有的优点和效果如下:
1、本发明适用于木质纤维素原料进行开放式同步糖化与发酵生产L-乳酸。
2、本发明可以大幅降低乳酸发酵过程中用于消毒和灭菌的成本。
【附图说明】
图1.实施方式130%固体含量下玉米秸秆同步糖化与发酵生产乳酸的过程曲线
图2.实施方式230%固体含量下玉米秸秆开放式同步糖化与发酵生产乳酸的过程曲线
【具体实施方式】
本发明的生产工艺包括:一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法,其特征在于,具体步骤为,(1)对木质纤维素原料进行预处理;(2)脱除木质纤维素预处理过程中产生的抑制物;(3)无需对木质纤维素原料、发酵反应器、发酵用营养物进行灭菌,直接向发酵反应器中加入纤维素酶、木质纤维素原料和乳酸片球菌Pediococcus acidilactici TY112(CGMCC 8664)进行同步糖化与发酵或分步糖化与发酵生产L-乳酸,乳酸生产过程中不需保持无菌状态。
实施例1
将玉米秸秆进行干法稀酸预处理,预处理条件为:秸秆固体和稀硫酸的固液比2:1(质量比),硫酸用量2.5g/100g秸秆,175℃,50rpm处理5分钟,预处理后秸秆固体含量为50%左右;将预处理后的秸秆进行固态生物脱毒,脱毒条件为接种量10%(体积比,脱毒菌种为Amorphotheca resinae ZN1),28℃,5天,脱毒后预处理秸秆中糠醛、羟甲基糠醛、乙酸等抑制物含量均低于0.5g/L。将脱毒后的玉米秸秆,发酵用营养盐、发酵罐都进行灭菌操作,然后将脱毒后的秸秆放入带有螺带搅拌桨的5升反应器中进行预酶解,操作条件为固体含量30%(质量比),50℃,纤维素酶用量15FPU/g干固体,pH值为4.8,150rpm,液化6小时;然后将温度降至42℃,加入发酵用营养物,以10%(体积比)的接种量接入乳酸片球菌Pediococcus acidilactici TY112,进行同步糖化与乳酸发酵同步糖化与发酵66小时。严格保证同步糖化与发酵过程中体系的无菌性,L-乳酸浓度可达97.13g/L。
实施例2
将玉米秸秆进行干法稀酸预处理,预处理条件为:秸秆固体和稀硫酸的固液比2:1(质量比),硫酸用量2.5g/100g秸秆,175℃,50rpm处理5分钟,预处理后秸秆固体含量为50%左右;将预处理后的秸秆进行固态生物脱毒,脱毒条件为接种量10%(体积比,脱毒菌种为Amorphotheca resinae ZN1),28℃,5天,脱毒后预处理秸秆中糠醛、羟甲基糠醛、乙酸等抑制物含量均低于0.5g/L。不用对脱毒后的玉米秸秆、发酵用营养盐、发酵罐等进行灭菌操作,然后将脱毒后的秸秆放入带有螺带搅拌桨的5升反应器中进行预酶解,操作条件为固体含量30%(质量比),50℃,纤维素酶用量15FPU/g干固体,pH值为4.8,150rpm,液化6小时;然后将温度降至42℃,加入发酵用营养物,以10%(体积比)的接种量接入乳酸片球菌Pediococcus acidilactici TY112,进行同步糖化与乳酸发酵同步糖化与发酵66小时。同步糖化与发酵过程中无需控制体系为无菌状态。L-乳酸浓度可达97.34g/L,纤维素的转化率可以达到69.38%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法,其特征在于,具体步骤为,(1)对木质纤维素原料进行预处理;(2)脱除木质纤维素预处理过程中产生的抑制物;(3)无需对木质纤维素原料、发酵反应器、发酵用营养物进行灭菌,直接向发酵反应器中加入纤维素酶、木质纤维素原料和乳酸片球菌Pediococcus acidilactici TY112进行同步糖化与发酵或分步糖化与发酵生产L-乳酸,乳酸生产过程中不需保持无菌状态。
2.根据权利要求1所述的一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法,其特征在于在开放式的乳酸发酵过程中,使用的发酵微生物为乳酸片球菌Pediococcus acidilacticiTY112,在中国微生物菌种保藏委员会普通微生物中心(CGMCC)登记保藏,保藏日期为2013年12月31日,保藏编号为CGMCCNo.8664。该菌可以分泌乳酸片球菌素,具有对多种微生物的抗菌性。
3.根据权利要求1所述的一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法,其特征在于乳酸片球菌Pediococcus acidilactici TY112生产的乳酸为L-乳酸。
4.根据权利要求1所述的一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法,其特征在于在发酵操作中,无需对木质纤维素原料、发酵反应器、发酵用营养物进行灭菌,依赖乳酸片球菌Pediococcus acidilactici TY112自身分泌的乳酸片球菌素对微生物的抑制而避免乳酸发酵过程中杂菌的侵染,保证乳酸发酵过程的正常进行。
5.根据权利要求1所述的一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法,其特征在于对木质纤维素进行预处理的方法包括干法稀酸预处理、稀酸预处理、蒸汽***预处理、氨纤维膨爆预处理、氨水浸提预处理、中性热水预处理、离子液体预处理及其它预处理方法。
6.根据权利要求1所述的一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法,其特征在于预处理后木质纤维素中抑制物的脱除方法包括生物降解、水洗、活性炭、过碱化调节、电渗析及其他抑制物脱除方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510854665.3A CN106811489A (zh) | 2015-11-28 | 2015-11-28 | 一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510854665.3A CN106811489A (zh) | 2015-11-28 | 2015-11-28 | 一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106811489A true CN106811489A (zh) | 2017-06-09 |
Family
ID=59155441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510854665.3A Pending CN106811489A (zh) | 2015-11-28 | 2015-11-28 | 一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106811489A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108060189A (zh) * | 2016-11-07 | 2018-05-22 | 华东理工大学 | 一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法 |
CN109251938A (zh) * | 2017-07-13 | 2019-01-22 | 华东理工大学 | 一种共发酵葡萄糖和木糖生产l-乳酸的乳酸片球菌构建方法 |
CN112941117A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-06-11 | 华东理工大学 | 一种使用木质纤维素生物质为原料生产的手性l-乳酸合成l-丙交酯的方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103103224A (zh) * | 2011-11-10 | 2013-05-15 | 华东理工大学 | 一种高温条件下由木质纤维素生产高浓度乳酸的方法 |
-
2015
- 2015-11-28 CN CN201510854665.3A patent/CN106811489A/zh active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103103224A (zh) * | 2011-11-10 | 2013-05-15 | 华东理工大学 | 一种高温条件下由木质纤维素生产高浓度乳酸的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
GANG LIU等: "High titer L-lactic acid production from corn stover with minimum", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 * |
QURESHI ABDUL SATTAR(萨塔): "农作物秸秆木质纤维素生产乙醇和乳酸的高效生物炼制过程研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108060189A (zh) * | 2016-11-07 | 2018-05-22 | 华东理工大学 | 一种降低反应器腐蚀度的玉米秸秆稀酸预处理方法 |
CN109251938A (zh) * | 2017-07-13 | 2019-01-22 | 华东理工大学 | 一种共发酵葡萄糖和木糖生产l-乳酸的乳酸片球菌构建方法 |
CN109251938B (zh) * | 2017-07-13 | 2022-08-23 | 华东理工大学 | 一种共发酵葡萄糖和木糖生产l-乳酸的乳酸片球菌构建方法 |
CN112941117A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-06-11 | 华东理工大学 | 一种使用木质纤维素生物质为原料生产的手性l-乳酸合成l-丙交酯的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Watanabe et al. | Ethanol production by repeated-batch simultaneous saccharification and fermentation (SSF) of alkali-treated rice straw using immobilized Saccharomyces cerevisiae cells | |
Vasco-Correa et al. | Fungal pretreatment of non-sterile miscanthus for enhanced enzymatic hydrolysis | |
Chen et al. | Producing bioethanol from pretreated-wood dust by simultaneous saccharification and co-fermentation process | |
CN105368882A (zh) | 一种以重组运动发酵单胞菌利用秸秆产乙醇的方法 | |
Liu et al. | Production of bioethanol from Napier grass via simultaneous saccharification and co-fermentation in a modified bioreactor | |
CN106811438B (zh) | 一种秸秆降解酸化菌剂及其制备方法 | |
CN102191279A (zh) | 一种对预处理后木质纤维素生物质进行生物脱毒的方法 | |
Alkasrawi et al. | Simultaneous saccharification and fermentation process for ethanol production from steam-pretreated softwood: Recirculation of condensate streams | |
CN106811489A (zh) | 一种基于产乳酸片球菌素的乳酸菌的开放式乳酸生产方法 | |
CN114875105A (zh) | 一种生物质基高效碳源及其制备方法 | |
Sebastian et al. | Fumaric acid production using alternate fermentation mode by immobilized Rhizopus oryzae-a greener production strategy | |
CN101665809B (zh) | 一种适用于餐厨垃圾乙醇发酵的乳酸抑菌方法 | |
CN105018447A (zh) | 一种利用木霉属真菌高产纤维素酶的方法 | |
CN104357428A (zh) | 一种木聚糖酶的液态深层发酵方法 | |
CN106119289A (zh) | 一种复合菌群协同降解秸秆纤维素和发酵产氢的联合预处理方法 | |
CN105062928B (zh) | 一种耐高浓度乙酸和高浓度呋喃甲醛的运动发酵单胞菌及其应用 | |
CN105713851A (zh) | 一株拜氏梭菌及其应用 | |
CN102173879B (zh) | 利用纤维素酶发酵废菌丝体和沼渣生产生物钾肥的方法 | |
Shweta | Solid state fermentation for cellulase production | |
CN108949725B (zh) | 复合酶制剂的生产和纯化工艺 | |
CN103614299B (zh) | 一种卷枝毛霉、制备降粘酶的方法及其应用 | |
CN112795597B (zh) | 一种驯化稻田土壤促进秸秆快速水解的方法 | |
CN101659970B (zh) | 阿维菌素发酵废水和侧耳素发酵废水循环处理方法 | |
CN104762237B (zh) | 一种餐厨垃圾厌氧消化快速启动和高效运行的菌剂 | |
Buyukoztekin et al. | Enzymatic hydrolysis of organosolv-pretreated corncob and succinic acid production by Actinobacillus succinogenes |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170609 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |