專利名稱：一種利用乳桿菌發酵豆粕水解液制備l-乳酸的方法
技術領域：
本發明屬于發酵技術領域，具體涉及一種利用乳桿菌發酵豆柏水解液制備L-乳酸的方法。
背景技術：
乳酸(lactic acid)又名二羥基丙酸，是一種傳統的多用途精細化學品，乳酸可作為酸味劑、芳香劑、防腐劑、植物生長調節劑、生物可降解性材料、藥物和農藥等，應用于食品、制藥、釀造、制革、紡織、環保和農業中。隨著對乳酸研究利用的不斷深入，以乳酸為原料制取聚乳酸(PLA)，作為高強度、熱塑性的生物可降解材料引起世界各國的廣泛重視，被認為是最具發展前途的生物可降解高分子材料之一。 乳酸以其更廣泛的用途和更高的安全性，成為國內外乳酸行業的研究熱點，但成本過高仍然是制約L-乳酸應用的主要因素。發酵法生產L-乳酸的菌種主要有細菌和根霉兩類，與根霉相比，雖然細菌乳酸發酵營養要求較復雜，但其大多屬于厭氧或微耗氧發酵，動力消耗小，產酸量高，糖酸理論轉化率可達100%，更有利于降低成本。目前文獻報道細菌乳酸發酵的較高水平有天津大學白冬梅等分別采用分批發酵和流加發酵進行實驗，分批發酵周期174 h，L-乳酸產量達到217 g/L，流加發酵周期96 h，L-乳酸產量達到210 g/L ；Anuradha等人采用同時糖化發酵技術(SSF)，以250 g/L淀粉為底物發酵100 h產乳酸
189g/L ；Jong. Sun Yun等人采用分批發酵，以200 g/L葡萄糖為碳源，添加適量酵母粉，發酵50 h產乳酸185 g/L。

發明內容
本發明提供了一種利用乳桿菌發酵豆柏水解液制備L-乳酸的方法，本發明以乳桿菌為出發菌株，以豆柏水解液發酵生產L-乳酸進行研究。本發明考察了種齡、接種量、溫度和不同pH調節劑對乳酸發酵的影響。I. 一種利用乳桿菌發酵豆柏水解液制備L-乳酸的方法，其特征在于發酵時，2 L發酵罐裝入1.8 L發酵培養基，接入一定量的一定種齡的種子液，在一定溫度下間歇攪拌，攪拌轉速200 r/min。2.其中，發酵培養基的配制方法為工業葡萄糖200 g/L,自制豆柏水解液200 g/L，玉米漿25 g/L, 100 g/L輕質碳酸鈣，或通過流加10%氨水、10 mol/L氫氧化鈉調節發酵液pH。3.種子液的培養方法為三角瓶裝液量100 mL/250 mL，42°C靜置培養。4.種子培養基(g/L):葡萄糖40，蛋白胨20，酵母膏10，硫酸銨5，磷酸二氫鉀1，碳酸鈣15。5.豆柏水解液的制備方法為稱取適量豆柏，加入5倍質量的2%硫酸，95°C水浴加熱20 h。6.最佳種齡為12 h7.最佳接種量為18%。8.最佳發酵溫度為40°C。9.最佳pH調節劑為CaC03。本發明的有益效果在于本發明采用一株乳桿菌分批發酵生產L-乳酸，獲得了較高的L-乳酸濃度。


圖I種子培養時間對發酵過程的影響。圖2接種量對發酵過程的影響。
圖3培養溫度對發酵過程的影響。圖4不同pH調節劑對發酵過程的影響。
具體實施例方式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乳桿菌，購買于ACCC，編號為ACCC10183。實施例I
本實施案例說明種子培養時間對發酵過程的影響，選擇8、12、16、20、24 h 5個不同的種子培養時間，其它條件完全相同，發酵72 h，測定乳酸、殘糖、菌體濃度(OD62tl),結果如圖I所示。由圖I可知，種齡12 h，發酵液中乳酸含量最高。種齡大于12 h所得菌體量逐漸下降。殘糖在種齡12 h達到最小值，減少或增加種齡殘糖都有所增加。此時菌體活性較高，所得菌體量接近最大值。因此最佳種齡為12 h
實施例2
本實施案例說明接種量對發酵過程的影響，發酵過程中采用較大的接種量可以縮短延遲期；但接種量過大會帶入過多代謝廢物。為了確定最佳接種量，選取了 6%、12%、18%、24%,30%、36% 6個不同的接種量水平，其它條件完全相同，發酵時間72 h，檢測乳酸、殘糖、菌體濃度(OD62tl),結果見圖2。由圖2可知，隨著接種量的增加，菌體量基本呈遞增的趨勢，接種量小于24%，菌體量增勢緩慢；接種量大于24%，菌體量增勢加快。而接種量為18%時發酵液中乳酸含量達到最大值；接種量大于18%，乳酸含量有所降低。加大接種量可以促進菌體生長，但并不能使發酵液的乳酸含量的增長，反而對乳酸的產生有所抑制。由此可知，最佳接種量為18%。實施例3
本實施案例說明培養溫度對發酵過程的影響，實驗中選取30、35、40、45、50°C 5個不同溫度發酵，發酵結束檢測L-乳酸、殘糖和菌體濃度(OD62tl)，結果如圖3所示。由圖3可知，乳桿菌發酵生產L-乳酸的最適溫度是40°C，此時，L-乳酸含量達到約200 g/L，菌體量亦達到最大值，殘糖含量最低。實施例4
本實施案例說明不同PH調節劑對發酵過程的影響，乳酸發酵過程中，隨著乳酸的產生，發酵液PH不斷下降，最終會抑制菌體生長和乳酸的進一步積累，為此需要加入酸中和齊U。本試驗在2 L發酵罐中分別采用氨水、氫氧化鈉和碳酸鈣作為pH調節劑，使發酵液pH穩定在6. O左右，考察其對發酵過程的影響，結果如圖4所示。由圖4可知，在菌體量增值方面，以氫氧化鈉為酸中和劑時，菌體增值量較低，后期還有所下降；以氨水為PH調節劑時菌體增值量較高且很快，達到最大值后有所下降；以碳酸鈣為PH調節劑時，菌體增值量相對最大，且達到最大值后下降不多。糖的消耗方面，流加氫氧化鈉時，殘糖降至84 g/L便不再降低，說明以氫氧化鈉作為pH調節劑時菌體活性較低，從而使產酸量降低；流加氨水時殘糖可降至接近零，但氨水使菌株過快生長，同樣不利于產酸；以碳酸鈣為酸中和劑，當殘糖降至零時，L-乳酸仍有上升趨勢，因此補加少量葡萄糖，發酵結束時L-乳酸生產速率還保持在較高的水平。實驗結果表明，碳酸鈣更適于作為 發酵過程的PH調節劑。
權利要求
1.一種利用乳桿菌發酵豆柏水解液制備L-乳酸的方法，其特征在于發酵時，2 L發酵罐裝入I. 8 L發酵培養基，接入一定量的一定種齡的種子液，在一定溫度下間歇攪拌，攪拌轉速 200 r/min。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發酵培養基的配制方法為工業葡萄糖200 g/L，自制豆柏水解液200 g/L，玉米漿25 g/L, 100 g/L輕質碳酸鈣，或通過流加10%氨水、10 mol/L氫氧化鈉調節發酵液pH。
3.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，種子液的培養方法為三角瓶裝液量100mL/250 mL，42°C靜置培養。
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40g/L，蛋白胨20g/L，酵母膏10 g/L,硫酸銨5 g/L,磷酸二氫鉀I g/L,碳酸I丐15 g/L。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，豆柏水解液的制備方法為稱取適量豆柏，加入5倍質量的2%硫酸，95°C水浴加熱20 h。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，種齡為12h。
7.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，接種量為18%。
8.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發酵溫度為40°C。
9.根據權利要求I所述的方法，其特征在于pH調節劑為CaC03。
全文摘要
本發明提供了一種利用乳桿菌發酵豆粕水解液制備L-乳酸的方法，本發明以乳桿菌為出發菌株，以豆粕水解液發酵生產L-乳酸進行研究。本發明考察了種齡、接種量、溫度和不同pH調節劑對乳酸發酵的影響。
文檔編號C12R1/225GK102719493SQ20121025304
公開日2012年10月10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