[發明專利]一種利用玉米芯生產L-乳酸的方法及其專用米根霉

無效

• 申請號: 200810224696.0
• 申請日: 2008-10-24
• 公開（公告）號: CN101724663A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 江正強;郭洋;閆巧娟;滕超
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C12P7/56
• 分類號: C12P7/56;C12N1/14;C12R1/845
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;任鳳華

技術領域

本發明涉及一種利用玉米芯生產L-乳酸的方法及其專用米根霉。

背景技術

乳酸(Lactic?acid)，又名2-羥基丙酸，是需求量很大的一種有機酸。乳酸及 其鹽類和酯類廣泛應用于食品、醫藥、農業和化工等行業。由于人體只能代謝和利 用L-乳酸，因此，世界衛生組織提倡將L-乳酸作為食品添加劑和內服藥，取代目 前普遍使用的DL-乳酸。近年來，L-乳酸作為生產聚乳酸的原料而倍受重視，聚乳 酸有望在將來代替PVC、PP等各種不可生物降解的塑料，以消除“白色污染”所造 成的環境危機。此外，由于聚乳酸具有良好的生物相容性，被廣泛用作醫用材料， 如藥物緩釋材料、組織工程材料、手術縫合線和骨折固定件等，是目前最有發展前 途的可生物降解的高分子材料，備受國內外關注。

自然界中可產生乳酸的微生物很多，但產酸能力強、可以應用到工業上的只有 霉菌中的根霉屬和細菌中的乳酸菌類。其中，根霉屬中常用的菌種有米根霉、行走 根霉、小麥曲根霉和美麗根霉；用于工業生產的乳酸菌主要有乳桿菌屬、鏈球菌屬、 明串珠菌屬和足球菌屬等。由于米根霉發酵生產乳酸具有光學純度高、營養需求簡 單、好氧發酵及產物容易提純等優點，而成為國內外生產L-乳酸普遍采用的菌種。

傳統乳酸發酵所用的原料主要是葡萄糖或淀粉類原料，如果能夠以植物纖維為 原料發酵生產乳酸，則將擴大其原料的來源，有效降低原料的成本。我國是玉米生 產大國，年產玉米1.1億—1.3億噸，每年有3000萬噸的玉米芯，而玉米芯的利用不 足，大多當作柴火燒掉，同時引發了許多環境問題，如何有效地將玉米芯轉化為能 源或其它工業產品有著極其深遠的意義。

夏黎明等研究了以玉米芯纖維殘渣為底物利用纖維素酶與米根霉同時糖化發 酵生產L-乳酸，發酵70小時，L-乳酸產量為25.6g/L，雖然產酸量低，但該方法具 有較高的潛在應用和研究價值(夏黎明等.纖維素酶和米根霉同時糖化發酵纖維素 為L-乳酸.食品發酵工業，2000，(3)：6-9)。Ruengruglikit等利用一種具有纖維素酶 和木聚糖酶的商品蘋果汁加工用酶Rapidase?Pomaliq及米根霉NRRL-395同時糖化發 酵生產L-乳酸，每千克玉米芯可產生299.4g乳酸(Ruengruglikit?C，Hang?Y?D. L(+)-Lactic?acid?production?from?corncobs?by?Rhizopus?oryzae?NRRL-395. Lebensm.-Wiss.u-Technol，2003，(36):573-575)，該方法明顯提高了乳酸的產量。

目前，發酵法生產乳酸的培養基原料以淀粉、糖、糧食為主，采用的菌種主要 有乳酸菌屬(Lactobacillus)和根霉屬(Rhizopus)等。專利號為ZL03814886.2的 專利中公開了一種以淀粉為原料，以中度嗜熱產乳酸細菌為生產菌株，發酵生產乳 酸的方法；還有一個中國發明專利中公開了一種以多種單糖或雙糖為原料，以乳酸 細菌為生產菌株，發酵生產乳酸的工藝；申請號為01109905.4的專利中公開了一種 以玉米、大米、甘薯、淀粉等為原料，添加淀粉酶液化，再糖化，然后接入耐高糖、 高酸和高溫的德式乳桿菌yjs-2-1和米根霉L-A6，并添加適量的輔料(麩皮、麥根、 玉米漿和麩皮水解液)，生產高濃度DL-乳酸和L-乳酸的方法。以上專利均以淀粉 和大米等糧食為原料，以乳酸菌為發酵菌株生產乳酸，一方面原料成本較高，另一 方面，乳酸細菌對營養要求高且發酵產物中含有DL-乳酸，光學純度不高，為后續 工作帶來麻煩，若能利用廢棄的玉米芯為原料發酵生產乳酸，則可以有效的降低生 產成本。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用米根霉(Rhizopus?oryzae)發酵生產L-乳酸的方 法；

所述方法中，發酵培養基的組成為：碳源、氮源、無機鹽和用于控制發酵液pH 值的中和劑；所述碳源為玉米芯纖維渣酶解液和玉米芯酸解液中的至少一種；所述 氮源為尿素、硫酸銨、氯化銨和蛋白胨中的至少一種；所述無機鹽為KH₂P0₄、 MgSO₄·7H₂O和ZnSO₄·7H₂O中的至少一種；所述培養基的pH為5-7；