專利名稱：一種利用米根霉發酵甘薯淀粉制備l-乳酸的方法
技術領域：
本發明屬于發酵技術領域，具體涉及一種利用米根霉發酵甘薯淀粉制備L-乳酸的方法。
背景技術：
L-乳酸是21世紀最具應用潛力的有機酸之一。L-乳酸及其衍生物既是重要的有機化工原料，又是重要的精細化學品，被廣泛應用于食品、農業、環保、醫藥、飼料、日用品、化工等領域。發酵法生產L 乳酸的菌種主要有乳酸桿菌屬和根霉屬{Rhizopus)。用根霉發酵生產L 乳酸為好氧發酵，存在工藝能耗大、糖利用率低等缺點。采用乳酸菌發酵生產L乳酸具有糖利用率高、不耗氧、能耗低、設備簡單、操作方便等優點，在乳酸工業中具有廣闊的發展前景。 我國甘薯資源豐富，總產量占世界產量的80%之多，其中尤以安徽、四川、山東、河南、河北地區的產量較多。在甘薯精深加工的研究方面，日本的進展最突出，目前利用甘薯淀粉為碳源發酵生產有機酸和乙醇是甘薯精深加工的兩個重要方面。乳酸發酵主要分為乳酸菌發酵和根霉菌發酵兩大類，根霉發酵的特點是營養要求簡單、發酵溫度適中，所產L-乳酸的的光學純度高；但易染雜菌，對無菌操作要求嚴格，且沒有乳酸菌對糖的利用率高。對于這些缺點可以通過改善操作環境和調控發酵工藝予以克服。要想制得高質量的聚乳酸，其直接原料L-乳酸必須具有高的光學純度。

發明內容
本發明提供了一種利用米根霉發酵甘薯淀粉制備L-乳酸的方法，本發明以米根霉為出發菌株，以資源豐富的甘薯淀粉為碳源，通過搖瓶試驗確定了米根霉的最佳培養條件。I. 一種利用米根霉發酵甘薯淀粉制備L-乳酸的方法，其特征在于發酵時，在500mL三角瓶中加入一定量的發酵培養基，115°C滅菌20 min, 10%的接種量接入液體種子，220r/min,在一定的溫度下搖床培養60 h。2.其中，發酵培養基(%):液化甘薯淀粉 15，(NH4) 2S04 O. 4，KH2PO4 O. 03，ZnSO4 · 7H20 O. 044，MgSO4 · 7H20 O. 025，CaCO3 7. O (單獨滅菌)。3.按10 mL/100 mL三角瓶的裝液量裝入種子培養基，115°C滅菌20 min，接種濃度約IO6個孢子/mL，32°C，220 r/min，旋轉振蕩培養16 h。4.種子培養基(％):葡萄糖5，液化甘薯淀粉5，(NH4)2S04 O. 4，KH2PO4 O. 03，ZnSO4 · 7H20 O. 044，MgSO4 · 7H20 O. 025，FeSO4 O. 001。5.液化甘薯淀粉的最佳濃度為145 g/L。6.氮源硫酸銨的最佳濃度為O. 6%。7.最佳發酵溫度為33°C。8.最佳裝液量為 100 mL/500 mL。
本發明的有益效果在于本發明以甘薯淀粉為碳源，優化米根霉菌株搖瓶發酵工藝及主要影響因素的研究。


圖I液化甘薯淀粉對L-乳酸發酵的影響。圖2不同氮源濃度對生物量的影響。圖3不同氮源濃度對產酸的影響。圖4不同溫度對L-乳酸發酵的影響。圖5不同裝液量對L-乳酸發酵的影響。下面的實施例對本發明作詳細說明，但對本發明沒有限制。 本發明所用的菌株為米根霉，購買于ACCC，編號為ACCC31805。實施案例I
本實施案例說明液化甘薯淀粉對L-乳酸發酵的影響，我們選擇了 100-180不g/L之間不同的濃度進行試驗，結果見圖I。從圖I可以看出，隨碳源質量濃度的增高，轉化率降低，當碳源質量濃度超過160g/L時，殘糖明顯增高，產酸反而大幅度降低，可能由于過高濃度的底物對米根霉的生長和發酵產生了抑制。120 g/L-150 g/L的底物濃度適于米根霉L-乳酸發酵，所以本試驗采用145 g/L的液化甘薯淀粉濃度。實施案例2
本實施案例說明不同氮源濃度對發酵過程的影響，選硫酸銨作為最適氮源后，對不同濃度的氮源進行試驗，檢測得到生物量和產酸變化等情況如圖2和圖3。通過圖2和圖3可以看出，過低的氮源濃度不能滿足菌體生長需要，因而產酸較低；而過高的氮源濃度雖然菌體生長旺盛,但產酸并不高，由此可知當培養基內過多的能量用于菌體自身生長時，反而對產酸不利。因此選取O. 6%的硫酸銨作為氮源。實施案例3
本實施案例說明不同溫度對L-乳酸發酵的影響，溫度是影響菌體生長的重要因素之一。隨著溫度的上升，細胞中的生物化學反應速率和生長速率加快；同時機體內部對溫度敏感的物質則可能隨著溫度的過高而受到不可逆的破壞。根霉發酵一般需要較溫和的溫度，過高或過低的溫度都不利于發酵，針對米根霉菌株，我們在29°C _37°C的范圍內進行發酵，其產酸結果見圖4。從圖4可以看出，33°C時發酵產酸水平最高，L-乳酸產量達103. 2 g/L,當溫度大于36°C以后，產酸迅速下降。故最佳發酵溫度選擇33°C。實施案例4
本實施案例說明不同裝液量對L-乳酸發酵的影響，分別在500 mL三角瓶中裝發酵液80 mLUOO mL、120 mL、140 mL、160 mL，在上述確定的條件下進行發酵，結果見圖5。由圖5可知，裝液量在8(Tl00 mL/500 mL的范圍內，發酵均可正常進行，當裝液量達160 mL/500 mL三角瓶時，乳酸產率明顯降低，由于搖瓶裝液量直接影響到菌體和空氣的接觸，由此可見保證充足的氧氣有利于發酵產酸，故以后試驗選擇100 mL/500 mL的裝液量。
權利要求
1.一種利用米根霉發酵甘薯淀粉制備L-乳酸的方法，其特征在于發酵時，在500 mL三角瓶中加入一定量的發酵培養基，115°C滅菌20 min，10%的接種量接入液體種子，220 r/min,在一定的溫度下搖床培養60 h。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發酵培養基液化甘薯淀粉15%，(NH4) 2S04 O. 4%, KH2PO4 O. 03%, ZnSO4 · 7H20 O. 044%, MgSO4 · 7H20 O. 025%, CaCO3 7. O 單獨滅菌。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，按10mL/100 mL三角瓶的裝液量裝入種子培養基，115°C滅菌20 min，接種濃度約IO6個孢子/mL，32°C，220 r/min，旋轉振蕩培養16 h0
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，種子培養基葡萄糖5%，液化甘薯淀粉5%, (NH4)2SO4 O. 4%, KH2PO4 O. 03%, ZnSO4 · 7H20 O. 044%, MgSO4 · 7H20 O. 025%, FeSO4 O. 001%。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，液化甘薯淀粉的濃度為145g/L。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，氮源硫酸銨的濃度為O.6%。
7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，發酵溫度為33°C。
8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于裝液量為100mL/500 mL。
全文摘要
本發明提供了一種利用米根霉發酵甘薯淀粉制備L-乳酸的方法，本發明以米根霉為出發菌株，以資源豐富的甘薯淀粉為碳源，通過搖瓶試驗確定了米根霉的最佳培養條件。
文檔編號C12P7/56GK102776249SQ201210253040
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月21日 優先權日2012年7月21日
發明者金雅新 申請人:太倉市茂通化建有限公司