[发明专利]一种乳杆菌及利用其发酵生产D-乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机酸发酵技术领域，涉及D-乳酸的生产方法，具体涉及一种乳杆菌及利用其发酵生产D-乳酸的方法。

背景技术

生物质是指以木质素、纤维素、半纤维素以及其他有机质为主的陆生植物和水生植物，是一种稳定的可再生能源资源，来源丰富，仅我国农作物秸秆产量每年约为7亿吨。在上世纪石油危机后，人们开始重视由生物质为原料制备乳酸、燃料酒精的技术。

乳酸（分子式：C₂H₅OCOOH），即为α-羟基丙酸，由于其分子中羧基α位碳原子为不对称原子，因而具有旋光性，可分成L（+）和D（-）两种构型，L-乳酸为右旋型，D-乳酸为左旋型。乳酸已广泛用于食品、饮料、饲料、现代医药、现代农药、日用化工、造纸及电子等行业。高光学纯度97%以上的D-乳酸或L-乳酸，是重要的手性中间体和有机合成原料，能广泛应用于制药、高效低毒农药及除草剂、化妆品等领域的手性合成。D-乳酸在提高聚乳酸热稳定性等方面也具有重要作用。

目前限制D-乳酸的广泛应用的主要原因有：（1）D-乳酸的生产成本高，其发酵生产的原材料成本高，提纯和精制成本高；（2）没有筛选到合适的能发酵产生高光学纯度D-乳酸的菌株，因为一般的乳酸菌主要以发酵产生L-乳酸为主；（3）现有已知的乳酸菌一般不能利用戊糖，例如木糖、核糖和阿拉伯糖作为碳源。

微生物发酵法是目前制备D-乳酸的最主要方法之一，由于D-乳酸的理化性质与L-乳酸极其相似，在生产工艺上可以借助L-乳酸的，因此生产D-乳酸的关键在于筛选出高光学纯度D-乳酸高产菌种，并应用低廉有广泛来源的原料进行发酵，简化发酵和提纯工艺，降低成本。

目前主要利用重组酵母、重组大肠杆菌、重组谷氨酸棒杆菌和菊糖芽孢乳杆菌发酵生产D-乳酸。如于培星[于培星，高产D-乳酸凝结芽孢杆菌发酵工艺条件的确立，中国食品添加剂，2010，2：97-101]使用凝结芽孢杆菌，D-乳酸最高产量约为120 g/L；中国专利03817294.1公开了利用重组酵母生产D-乳酸的方法；申请号为201010241912.X的中国发明专利公开了用菊糖芽孢乳杆菌发酵生产D-乳酸；申请号为201010101421.5的中国发明专利公开了利用重组大肠杆菌以甘油为原料发酵制备D-乳酸的方法，但是菌株对酸的耐受性差，生产率低，使得大肠杆菌在D-乳酸实际应用当中受到限制；申请号为201010247826.X的中国发明公开了利用基因工程手段，成功构建了产高光学纯度D-乳酸的基因工程菌并利用其进行乳酸发酵生产，其D-乳酸产量达到40g/L以上，纯度为99％以上；申请号为201010235511.3的专利公开了利用同源重组的方法得到产纯D-乳酸的基因工程菌并用其进行乳酸发酵生产，其D-乳酸产量仅为20g/L以上，纯度为99％以上。上述现有技术中D-乳酸的产量不高，使用的碳源主要以葡萄糖为主，没有涉及到更广泛的生物质碳源。

戊糖乳杆菌可抑制腐败菌和致病菌的生长。如中国专利03126225.2公开了“一种戊糖乳杆菌菌株和以该菌株制成的发酵剂及该发酵剂在肉食品中的应用”；中国专利200510105985.5公开了戊糖乳杆菌代谢产生的细菌素和戊糖乳杆菌作为发酵剂在发酵制品中的应用；专利号为200810247335.8的中国发明公开了戊糖乳杆菌和乳酸片球菌用于中、西肉制品中的加工应用。但上述专利都没有涉及戊糖乳杆菌在D-乳酸发酵生产中的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种乳杆菌（Lactobacillus sp.）及利用其发酵生产D-乳酸的方法，该方法中D-乳酸的产量高，碳源来源广泛。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种乳杆菌（Lactobacillus sp.）DMDL 9010，由荔枝汁分离筛选得到，并于2011年8月19日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（简称：CGMCC，地址：北京市朝阳区大屯路，中国科学院微生物研究所），保藏编号为CGMCC NO. 5172。

该乳杆菌（Lactobacillus sp.）DMDL 9010（CGMCC NO. 5172）菌株具有如下性质：

（1）形态特征：二联杆菌，无芽孢，菌落表面光滑半透明，边缘整齐，有光泽；