新型支架固定米根霉發(fā)酵L-乳酸的研究.pdf

1、乳酸是一種重要的有機酸，在醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，作為原料，可以合成生物降解材料聚乳酸（PLA）,PLA 應(yīng)用于藥物，組織工程，醫(yī)院等領(lǐng)域,同時,可望代替?zhèn)鹘y(tǒng)塑料,從根本上解決“白色污染”問題。與傳統(tǒng)游離發(fā)酵相比,采用固定化米根霉發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸,可大大縮短發(fā)酵周期，解決菌絲結(jié)團問題，且固定化細胞重復(fù)穩(wěn)定性好。
　　 本文采用的一種新型支架，由不銹鋼細網(wǎng)和棉布組成，其空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對米根霉有很好的固定化作用。本文分別以葡萄

2、糖，玉米淀粉，纖維素為碳源，檢驗支架的固定化發(fā)酵效果。
　　 首先，以葡萄糖為原料進行發(fā)酵。
　　 種子培養(yǎng)階段：葡萄糖初始濃度為50.00 g/L，酵母濃度為2.50 g/L.在培養(yǎng)24h后，菌體濃度達到6.80 g/L。發(fā)酵階段：葡萄糖初始濃度為80.00 g/L，在溫度為33℃，搖床轉(zhuǎn)速為180 rpm，裝液量為20％，支架數(shù)為3個，時間為48h,發(fā)酵過程中及時補加CaCO3的條件下，L-乳酸平均濃度可達50.00

3、 g/L，轉(zhuǎn)化率接近65.0％，平均產(chǎn)率為1.2g/（L·h)。與游離發(fā)酵相比，固定化發(fā)酵乳酸濃度，轉(zhuǎn)化率，產(chǎn)率分別提高了79％，250％和150％，發(fā)酵周期提前了24h,且能重復(fù)發(fā)酵7個批次.在補料發(fā)酵中，140h后，獲得的乳酸累計濃度為87.30g/L。
　　 其次，以玉米淀粉為原料進行發(fā)酵。
　　 玉米淀粉在經(jīng)過雙酶法水解后用于發(fā)酵過程。發(fā)酵階段：玉米淀粉濃度120g/L，尿素濃度2g/L，在支架數(shù)量3個，發(fā)酵溫度

4、33℃，搖床轉(zhuǎn)速190rpm,裝液量20％，發(fā)酵過程中及時補加CaCO3的條件下下，經(jīng)60h發(fā)酵后乳酸濃度可達82.51g/L,對糖轉(zhuǎn)化率可達68.7％，平均產(chǎn)率為1.4 g/（L·h)，生物量濃度保持在8.20g/L以上。與游離發(fā)酵相比，L-乳酸產(chǎn)量，產(chǎn)率，轉(zhuǎn)化率比游離發(fā)酵分別提高了76％，111％和76％。
　　 在重復(fù)批次發(fā)酵中有很好的穩(wěn)定性。經(jīng)過180h補料發(fā)酵后，乳酸累計濃度可達94.60g/L。
　　 然后，

5、以纖維素為原料進行同步糖化發(fā)酵。前期纖維素酶水解：選擇250mL三角瓶反應(yīng)體系，加入48.8mL 檸檬酸緩沖液和2g 預(yù)處理后秸稈，再加入無機鹽：
　　 KH2PO4 0.3g/L，MgSO4 .7H2O 0.25g/L，ZnSO4 .7H2O 0.08g/L，121℃滅菌20min后，加入1.2mL 纖維素酶于50℃酶解24h；
　　 同步糖化發(fā)酵：把用2個支架固定好的米根霉菌體轉(zhuǎn)入上邊的發(fā)酵液中，35℃，200rpm

6、,固液比為0.04 條件下發(fā)酵120h,發(fā)酵液pH 值通過加入滅菌后的碳酸鈣控制。
　　 最終，L-乳酸產(chǎn)量為16.00g/L,轉(zhuǎn)化率可達40.0％,平均產(chǎn)率為0.1 g/（L·h)。
　　 最后，以支架為固定化載體進行了鼓泡式生物反應(yīng)器發(fā)酵實驗，在種子培養(yǎng)6h 后，液體培養(yǎng)基中的孢子全部吸附到支架上。采用單因素法，確定了鼓泡式生物反應(yīng)器最佳發(fā)酵條件：通氣量為0.5vvm，溫度為32℃，反應(yīng)4h 時再加入CaCO3。