L乳酸高产菌株的选育及工业化探究.pdf

南京工业大学
硕士学位论文
L--乳酸高产菌株的选育及工业化研究
姓名:孙杨
申请学位级别:硕士
专业:微生物学
指导教师:虞龙
200706
摘要乳酸是目前世界上公认的三大有机酸之一,其广泛应用于食品、医药、化工、制革、纺织、环保和农业等诸多领域。目前随着白色泡沫污染日益严重,可生物降解的聚乳酸产品作为有可能取代造成环境污染的白色热塑产品也越来越受到人们的关注。目前化学合成法生产乳酸均为型,无法达到聚蝗樗岬囊G蟆而用微生物发酵法生产蝗樗峥梢缘玫浇细叩拇慷纫G蟆1狙芯坎捎媚嵫挎杆菌作为蝗樗嵘郑哂懈呶隆⒀嵫醴⒔偷扔诺悖襆一乳酸光学纯度较高,符合工业化生产的要求。本论文通过低能离子注入法对一株产蝗樗崮嵫堪司鶥口槽∞溃谏航杏毡洌芯坎煌胱釉纯趵胱幼⑷肽嵫挎吒司纳镅вΓ察不同能量、剂量下的诱变效果。确定以会切磁场的双潘宁源在芰俊⒆入剂量为×/~痗庇毡湫Ч霞选Mü啻卫胱幼入诱变选育筛选到一株蝗樗岵刻岣サ母卟槐渲辏⒔涿狽簟同时对高产突变株.Ⅳ摇瓶发酵条件进行了优化。通过单因素试验,确定了菌株.Ⅳ的最佳碳源及其浓度。从生产成本及工业化可行性考虑,选择玉米粉糖化液作为.Ⅳ的碳源,研究发现含糖量为%时产酸及糖酸转化率均较理想。并研究了发酵的最佳氮源是酵母膏,进一步研究发现可以使用廉价的绵粕水解液代替酵母膏作为发酵氮源。最终确定较佳的发酵氮源配比为绵粕水解液ァ通过对菌株.Ⅳ的培养条件进行了优化,确定了发酵的最佳接种量为%;最佳发酵温度为℃;最佳中和剂为重质碳酸钙:并对菌种的发酵控氧条件进行了研究,确定摇瓶装液量时厌氧发酵至终点蝗樗岵看锏疞。通过与河南金丹乳酸有限公司合作,对该高产突变株进行工业化放大试验,对.Ⅳ做了放大到稚婺5姆峙⒔偷目尚行匝芯俊W钪杖范吨成产规模的发酵工艺为:种子液通过三级放大接入址⒔凸蓿种量%,以重质碳酸钙为中和剂,搅拌转速、厌氧发酵产酸速率及产量最大,成本及发酵液质量均能满足工业生产要求。关键词:鏛酸离子注入诱变选育发酵工业化
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第一章文献综述乳酸的性质与用途℃时约为【,英文名,学名为腔尽分子式为且恢旨虻サ聂腔帷乳酸分子中有一个不对称碳原子,因此具有旋光性。,乳酸为消旋性【’H樗嵯喽苑肿又柿课O喽悦芏仍乎一贚酸乳酸易与水互溶,很不容易结晶析出。乳酸浓度在%以上,就有很高的吸湿性。所以,商品乳酸通常为%溶液,%食品级乳酸含量为%以上。通常乳酸为无色或微黄色液体,,可得到高纯度的乳酸,进而获得单斜晶体的结晶乳酸‘。乳酸可完全溶于酒精、乙醚等溶剂。由于乳酸分子内有羟基和羧基,所以有自动酯化的能力。乳酸越浓,这种趋势就越强。这样,在表示乳酸浓度时,往往用游离酸和总酸ㄋ夂蠓侥艿味ǖ木酆闲问降淖芩岫来表示。.樗岬挠猛乳酸是一种古老而重要的有机酸,乳酸、乳酸盐及其衍生物,广泛应用于药品、医药、饲料、化工等领域由于乳酸的酸性柔和且稳定,在食品工业上广泛用作酸味剂、防腐剂。乳酸,特别是璍酸,对人和畜无害,而且具有很强的杀菌作用,其杀菌能力是柠檬酸、酒石酸、琥珀酸的几倍,直接用做手术室、病房、实验室、车间等场所的消硕士学位论文——
生产概况及需求毒剂。、氨基酸等混合配制成输液,可治疗酸中毒及高钾血症。【俊H樗可添加于烟草中,能保持烟草的湿度,提高卷烟的质量,乳酸经过聚合可生成直链的或环状的聚乳酸。聚蝗樗崾俏薅镜母叻肿踊衔铮哂猩锵嗳苄。在人体内能被分解成蝗樗幔H颂宕唬灰鸨涮应。因此可用于生产如下产品:缓释胶囊制剂、制成生物降解纤维、降解塑料,制成生物植片。樗崴芰先〈鶳,类塑料的研究成功,可以替代现在广泛使用的塑料制品,减少了不可再生资源石油的使用,为延长不可再生资源的利用可以起到一定的作用,减少资源的浪费;由于聚乳酸可以在自然界分解,不仅消除了“白色污染”,而且在自然界形成了一个良性循环,符合人们对绿色环保的倡导。由统计资料表明日本现在每年需要生物分解塑料琽吨、年帧⒌晷枰琽,帧⑷澜,吨,每年以%的增长率增长【。由此可见蝗樗岬姆⒄骨熬笆钟杖恕目前,全世界蝗樗崾谐〈τ诠┎挥η笞刺茄杆俜⒄筁一乳酸生产的最佳时期。世界市场总需求量约万吨,且每年以%的速度递增,生产量只有万吨,缺口很大,因此,各国纷纷规划扩大蝗樗嵘芰ΑC拦杲ǔ投产万吨规模的蝗樗岢甯觯缓衫