[发明专利]高效利用蔗糖生产L-乳酸的大肠杆菌及应用

说明书

本发明公开了高效利用蔗糖生产L‑乳酸的大肠杆菌及应用，属于生物技术领域。本发明的大肠杆菌为保藏编号为CCTCC NO：M 20221463的大肠杆菌HBUT‑SL或保藏编号为CCTCC NO：M 20221464的大肠杆菌HBUT‑SLE。大肠杆菌HBUT‑SL与出发菌株HBUT‑L相比，多了一拷贝glpD基因。大肠杆菌HBUT‑SLE是在大肠杆菌HBUT‑SL的基础上进一步转入了表达glpD的ptrc99a‑glpD质粒。本发明的大肠杆菌HBUT‑SL、HBUT‑SLE与出发菌株HBUT‑L相比，在乳酸产量、平均生产强度和最大生物量上有大幅的提升。本发明为蔗糖糖蜜的利用提供了宝贵的菌种资源。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及高效利用蔗糖生产L-乳酸的大肠杆菌及应用。

背景技术

L-乳酸是一种重要的三碳有机酸，被广泛用于食品、医药、烟草和化工等行业。L-乳酸作为单体可合成生物可降解材料聚乳酸(PLA)，而PLA则是目前最有应用价值的可降解材料之一，在“禁塑令”的背景下，因其优异的综合性更能被广泛用于医药、建筑、农林业和服装等行业，L-乳酸在未来的市场潜力也将越来越大。

L-乳酸的生产方法有化学法、酶法和发酵法，其中化学合成法生产的产品是外消旋乳酸即DL-乳酸，这种产物用于合成聚乳酸会导致材料耐热性变差；酶法也可以得到L-乳酸，但以丙酮酸等原料酶法合成L-乳酸，成本太高；发酵法生产乳酸则有生产成本低、产品光学纯度高和原料来源广泛等特点，成为近年来生产L-乳酸的主要方法。其中大肠杆菌发酵所产的L-乳酸，具有光学纯度高和微生物培养营养要求低等特点，备受业内关注。、除了选用合适的微生物发酵L-乳酸，低成本且容易获取的原料也是能推动L-乳酸发酵成本降低的重要因素，如玉米浆(中国专利CN104450585A)、木薯(中国专利CN101805759A；CN102304480)、含五碳糖或者六碳糖的工业/农业废弃物(中国专利CN102690764A；CN102174602A；CN105506005A)、木糖(中国专利CN102433293A)、有机废弃物和剩余活性污泥的混合物(中国专利103923952)和糖蜜(中国专利CN104178438A)等都在L-乳酸发酵中进行了应用。近些年来，在“不与民争粮”的政策思路引导下，利用木质纤维素产L-乳酸的专利申请数量逐步增加(中国专利CN107988274A；CN109837316A；CN112662710A；CN112501218A；CN 112941117 A)。

与木质纤维素相比，糖蜜的价格并不高，被称为发酵原料中最为廉价的碳源(CN104178438A)，且具有原料预处理相对简单和原料收集更为便利的优点，其主要成分为蔗糖、葡萄糖和果糖。但高效利用蔗糖又能产高光学纯度L-乳酸的菌株仍然有待选育。中国专利CN104178438A“一株适合于糖蜜发酵生产高纯度L-乳酸的德式乳酸杆菌及发酵方法和应用”采用了德式乳酸杆菌，这种产高光学纯度L-乳酸的菌株较难获得，且其它研究者分离得到的德式乳酸杆菌，D-乳酸为主要产物(郑佐兴,刘祖同.德氏乳杆菌ZL—513发酵玉米粉生产乳酸的研究[J].食品与发酵工业,1992(4):5)。