[發明專利]采用花生粕同步酶解發酵生產高濃度D-乳酸的方法及其專用培養基

有效

• 申請號: 201010208148.6
• 申請日: 2010-06-13
• 公開（公告）號: CN101886095A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 許平;趙博;李峰嵩;王麗敏;馬延和;馬翠卿;李慶剛;唐鴻志
• 申請（專利權）人: 天津工業生物技術研究所
• 主分類號: C12P7/56
• 分類號: C12P7/56;C12P21/06;C12R1/01
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 魯兵

技術領域

本發明屬于發酵工程技術領域，特別是涉及一種采用花生粕同步酶解發酵生產高濃度D-乳酸的方法及其專用培養基。

背景技術

乳酸(lactic?acid)，學名為α-羥基丙酸(d-hydroxy-propionic?acid)，乳酸的化學分子式子為C₂H₅OCOOH，是一種簡單的羥基酸。乳酸分子中有一個不對稱的碳原子，因此乳酸具有旋光性。L-乳酸為左旋性，D-乳酸為右旋性，DL-乳酸為消旋性。近年來，乳酸的衍生物聚乳酸引起了人們廣泛關注，其物理性能與聚苯乙烯非常相似，它除了具有以石油化學品為原料的塑料材料的優異特性外，還有最大的特點是生物可降解性，即在自然界中可自然降解，不造成環境污染，解決了為世界環保所困擾的白色污染問題。但是純聚L-乳酸(PLLA)的許多性能不穩定，而加入適當比例的聚D-乳酸進行聚合，可以提高性能，拓寬了聚乳酸的應用范圍。D-乳酸作為一個手性中心，是合成多種手性物質的前體，在低毒農藥、除草劑和化妝品等領域的手性物質合成中具有重要的應用。

丁子建等(丁子建等，生物加工過程，第2卷，第3期，30-36頁，2004)首次報道了采用芽孢乳桿菌(Sporolactobacillus?sp.)從葡萄糖發酵制備D-乳酸，發酵72小時可產40.7克/升的D-乳酸，葡萄糖轉化率67.8％。中國專利CN200610097453.6公開了一種組合發酵生產D-乳酸的工藝，產酸7.5％～13.1％。中國專利CN?200710176056.2報道了利用菊糖芽孢乳桿菌(Sporolactobacillusinulinus)半連續發酵生產D-乳酸，該發明方法獲得的D-乳酸的濃度最高可達162克/升。中國專利CN200810098908.5報道了芽孢乳桿菌Sporolactobacillus?sp.Y2-8菌株及其發酵生產D-乳酸的工藝，發酵液中D-乳酸含量達9.1％～16.5％，D-乳酸光學純度達99.1％。中國專利CN200810116194.6報道了植物乳桿菌生產D-乳酸，發酵液中總乳酸濃度為18％，D-乳酸光學純度84～86％。目前報道的發酵法生產L-乳酸濃度可達190克/升，光學純度可達99％以上(中國專利CN200710176060.9)。與L-乳酸相比，發酵法生產D-乳酸的濃度和光學純度還需要進一步提高。

由于乳酸發酵生產通常采用酵母抽提物作為氮源，在一定程度上提高了乳酸的生產成本。針對這一問題，目前國內有采用較為廉價的玉米漿、豆粕水解液等作為氮源替代酵母抽提物。豆粕等廉價大分子蛋白通常不能直接用作乳酸發酵的氮源，而需經過酸解等預處理，使大分子蛋白分解為短肽和氨基酸等小分子，以利于乳酸生產菌株的利用。酸解過程不僅需要耐酸的設備，還需要在較高溫度下進行，消耗大量能量。同時高溫和酸性環境對氨基酸等營養物質有一定的破壞作用。蛋白酶能夠將大分子蛋白降解為小分子肽和氨基酸。與酸解過程相比，酶解過程條件更加溫和，有利于保存蛋白水解液中的有效成分。通常情況下，作為發酵氮源的蛋白水解預處理過程與發酵過程分離，水解過程需要單獨的場地、設備和操作，增加了整個發酵生產過程的設備投入和操作復雜程度。如果能將蛋白水解過程與發酵過程相整合，使蛋白酶解和乳酸發酵同時在發酵罐中進行，就能夠省去單獨的蛋白酶解操作，從而節省場地和設備投資，有利于降低D-乳酸生產成本。

花生粕是從花生仁經壓榨提煉油料后的產品，富含植物蛋白。我國花生的分布非常廣泛，在世界上我國花生產量位居前列。花生粕作為另一種分布廣泛、高產量、含氮量豐富的廉價氮源，還沒有用于D-乳酸發酵生產的報道。

發明內容

本發明提供了利用花生粕同步酶解發酵生產高濃度D-乳酸的專用培養基。

本發明所提供的專用培養基，是以花生粕作為有機氮源的發酵培養基。

在所述專用培養基中還添加有蛋白酶，以將花生粕中的蛋白酶解為小分子肽和氨基酸，并使花生粕酶解過程與發酵生產D-乳酸同步進行。

具體來講，所述專用培養基包括：工業葡萄糖135～150克/升，花生粕20～40克/升，中性蛋白酶或風味蛋白酶或復合蛋白酶0～0.5克/升，余量為水；所述培養基的pH為5.5～6.5。

所述專用培養基中還可添加有pH調節劑，優選為碳酸鈣，其在發酵培養基中含量為70±2克/升。

本發明的第二個目的是提供一種操作簡便、純度較高的利用花生粕同步酶解發酵生產高濃度D-乳酸的方法。