[發明專利]一種連續發酵生產L-乳酸的方法

有效

• 申請號: 201010624057.0
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102174600A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 李榮杰;崔剛;楊麗
• 申請（專利權）人: 安徽豐原發酵技術工程研究有限公司
• 主分類號: C12P7/56
• 分類號: C12P7/56;C12R1/225
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王加嶺;張慶敏

技術領域

本發明涉及發酵技術領域，具體涉及一種連續發酵生產L-乳酸的方法。

背景技術

乳酸是一種重要的有機酸，學名α-羥基丙酸，在分子結構中有一個不對稱碳原子，因此乳酸存在兩種異構體，即L-(+)乳酸和D-(-)乳酸。作為一種重要的生物化工原料，L-乳酸被廣泛應用于食品、醫藥、現代農業、日用化工、有機化工等領域，覆蓋大量產品。

乳酸可以通過化學合成或碳水化合物發酵得到，但是基于發酵法能夠專一性地得到L-乳酸或D-乳酸，因此發酵法被廣泛用于L-乳酸的生產。乳酸桿菌發酵生產乳酸具有光學純度高、發酵強度顯著提高等特點，因此，利用乳酸桿菌發酵生產乳酸成為大規模生產L-乳酸的趨勢。

目前用于L-乳酸生產的原料主要有淀粉、糖蜜、乳清水等。為了降低L-乳酸的制備成本，提高乳酸生產質量，國內外對乳酸生產的研究，主要集中在低價原料的開發利用、提高發酵強度、優化乳酸分離提取工藝這三個方面。

農作物廢棄物如作物秸稈、玉米芯等可作為低價原料的開發對象。我國是玉米生產大國，也是玉米纖維資源浪費大國，僅玉米芯每年就浪費掉1000萬噸，同時也引發了許多環境問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種連續發酵生產L-乳酸的方法，用以解決現有乳酸生產發酵成本高的問題。

為實現上述目的，本發明以農作物廢棄物的糖化液為碳源，利用乳酸菌(Lactobacillus)連續發酵生產L-乳酸。具體地，該方法包括如下步驟：

1)將農作物廢棄物粉碎后，采用稀堿液、稀酸液、纖維素酶依次處理，制得含糖質量百分比為10％～20％的糖化液；

2)將乳酸菌接種到發酵培養基中，接種量5～10％，發酵溫度為30～50℃，200rpm進行厭氧攪拌發酵；當乳酸含量不再增加時發酵結束，停止攪拌，放出80％～85％體積的發酵液，補入新發酵培養基繼續發酵，連續循環發酵5～10批次作為一代；其中，以步驟1)制得的糖化液為碳源，第一代連續發酵培養基的質量百分比配置如下：總糖10％、酵母膏0.2％～0.4％、牛肉膏0.3％～0.5％、磷酸二氫鉀0.03％～0.05％、磷酸氫二鉀0.03％～0.05％、氯化鈉0.02％～0.03％、硫酸鎂0.04％～0.06％、碳酸鈣3％～5％；

3)以上一代的發酵液按5～10％的接種量接種到新鮮的發酵培養基中，按步驟2)的方法連續發酵5～10批次；連續發酵馴化3～4代；其中，以步驟1)制得的糖化液為碳源，第二代連續發酵培養基的質量百分比配置如下：總糖15％、酵母膏0.2％～0.4％、牛肉膏0.3％～0.5％、磷酸二氫鉀0.03％～0.05％、磷酸氫二鉀0.03％～0.05％、氯化鈉0.02％～0.03％、硫酸鎂0.04％～0.06％、碳酸鈣3％～5％；以步驟1)制得的糖化液為碳源，第三或四代連續發酵培養基的質量百分比配置如下：總糖20％、酵母膏0.2％～0.4％、牛肉膏0.3％～0.5％、磷酸二氫鉀0.03％～0.05％、磷酸氫二鉀0.03％～0.05％、氯化鈉0.02％～0.03％、硫酸鎂0.04％～0.06％、碳酸鈣3％～5％。

如無特別說明，本發明培養基中未注明的其它成分為水。

所述農作物廢棄物包括但不限于作物秸稈、玉米芯等。

所述步驟1)制備糖化液的方法為，于反應器中按固液比1∶4～6(w/w)向粉碎的農作物廢棄物中加入2％(w/v)的稀堿液，封口后在125℃條件下加熱處理50分鐘，所得漿液在2000rpm離心機內離心；所得固相經水洗后加入容器中，按固液比1∶5～8(w/w)加入2％(v/v)的稀酸液，調節溫度到50℃處理1h，再按照20單位/g纖維素加入纖維素酶，攪拌轉速100rpm，酶解時間控制在60～70小時。

所述稀堿液可以是氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氨水中的一種或幾種。

所述稀酸液可以是鹽酸、硫酸、醋酸中的一種或幾種。

上述優選的發酵條件是：按8％的接種量接入乳酸菌種子液，在35～45℃、200rpm厭氧條件下發酵，發酵至乳酸含量不再增加，結束發酵。

其中，乳酸菌種子液可按照如下方法制備：

平板培養：將乳酸菌種接種到活化培養基中，30℃培養40小時；

搖瓶種子培養：將平板培養的乳酸菌種接種到種子液體培養基中，38℃厭氧培養20小時，搖床轉速200rpm，檢測OD₆₀₀為4.0。

其中，以上述步驟1)制得的糖化液為碳源，平板培養使用的活化培養基的質量百分比配制為：總糖1％、酵母膏0.5％、蛋白胨0.5％、瓊脂2％；