[发明专利]一种利用乳杆菌发酵豆粕水解液制备L-乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用乳杆菌发酵豆粕水解液制备L-乳酸的方法。

背景技术

乳酸(1actic acid)又名二羟基丙酸，是一种传统的多用途精细化学品，乳酸可作为酸味剂、芳香剂、防腐剂、植物生长调节剂、生物可降解性材料、药物和农药等，应用于食品、制药、酿造、制革、纺织、环保和农业中。随着对乳酸研究利用的不断深入，以乳酸为原料制取聚乳酸(PLA)，作为高强度、热塑性的生物可降解材料引起世界各国的广泛重视，被认为是最具发展前途的生物可降解高分子材料之一。 

乳酸以其更广泛的用途和更高的安全性，成为国内外乳酸行业的研究热点，但成本过高仍然是制约L-乳酸应用的主要因素。发酵法生产L-乳酸的菌种主要有细菌和根霉两类，与根霉相比，虽然细菌乳酸发酵营养要求较复杂，但其大多属于厌氧或微耗氧发酵，动力消耗小，产酸量高，糖酸理论转化率可达100% ，更有利于降低成本。目前文献报道细菌乳酸发酵的较高水平有天津大学白冬梅等分别采用分批发酵和流加发酵进行实验，分批发酵周期174 h，L-乳酸产量达到217 g/L，流加发酵周期96 h，L-乳酸产量达到210 g/L；Anuradha等人采用同时糖化发酵技术(SSF)，以250 g/L淀粉为底物发酵100 h产乳酸189 g/L ；Jong．Sun Yun等人采用分批发酵，以200 g/L葡萄糖为碳源，添加适量酵母粉，发酵50 h产 乳酸185 g/L 。

发明内容

本发明提供了一种利用乳杆菌发酵豆粕水解液制备L-乳酸的方法，本发明以乳杆菌为出发菌株，以豆粕水解液发酵生产L-乳酸进行研究。本发明考察了种龄、接种量、温度和不同pH调节剂对乳酸发酵的影响。

1.      一种利用乳杆菌发酵豆粕水解液制备L-乳酸的方法，其特征在于发酵时，2 L发酵罐装入1.8 L发酵培养基，接入一定量的一定种龄的种子液，在一定温度下间歇搅拌，搅拌转速200 r/min。

2.      其中，发酵培养基的配制方法为：工业葡萄糖200 g/L，自制豆粕水解液200 g/L，玉米浆25 g/L，100 g/L轻质碳酸钙，或通过流加10%氨水、10 mol/L氢氧化钠调节发酵液pH。

3.      种子液的培养方法为：三角瓶装液量100 mL/250 mL，42℃静置培养。

4.      种子培养基(g/L)：葡萄糖40，蛋白胨20，酵母膏10，硫酸铵5，磷酸二氢钾1，碳酸钙15。

5.      豆粕水解液的制备方法为：称取适量豆粕，加入5倍质量的2%硫酸，95℃水浴加热20 h。

6.      最佳种龄为12 h

7.      最佳接种量为18%。 

8.      最佳发酵温度为40℃。

9.      最佳pH调节剂为CaCO₃。

本发明的有益效果在于：本发明采用一株乳杆菌分批发酵生产L-乳酸，获得了较高的L-乳酸浓度。

附图说明

图1 种子培养时间对发酵过程的影响。

图2 接种量对发酵过程的影响。

图3 培养温度对发酵过程的影响。

图4 不同pH调节剂对发酵过程的影响。

具体实施方式

下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。

本发明所用的菌株为乳杆菌，购买于ACCC，编号为：ACCC10183。

实施例1

本实施案例说明种子培养时间对发酵过程的影响，选择8、12、16、20、24 h 5个不同的种子培养时间，其它条件完全相同，发酵72 h，测定 乳酸、残糖、菌体浓度(OD₆₂₀ )，结果如图1所示。

由图1可知，种龄12 h，发酵液中 乳酸含量最高。种龄大于12 h所得菌体量逐渐下降。残糖在种龄12 h达到最小值，减少或增加种龄残糖都有所增加。此时菌体活性较高，所得菌体量接近最大值。因此最佳种龄为12 h

实施例2

本实施案例说明接种量对发酵过程的影响，发酵过程中采用较大的接种量可以缩短延迟期；但接种量过大会带入过多代谢废物。为了确定最佳接种量，选取了6% 、12% 、18%、24%、30% 、36% 6个不同的接种量水平，其它条件完全相同，发酵时间72 h，检测 乳酸、残糖、菌体浓度(OD₆₂₀)，结果见图2。