专利名称：一种利用戊糖乳杆菌发酵废甘油生产乳酸的方法
技术领域：
本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用戊糖乳杆菌发酵废甘油生产乳酸的方法。
背景技术：
全球能源紧缺、环境恶化的大背景下，生物柴油作为一种环保可再生的绿色能源和工业原料，世界各国都在大力发展，并给予巨额财政补贴和优惠税收政策。路透中文网报道，全球生物柴油2011年产出将增长20%至2160万吨。届时，约200万吨的副产物废甘油将产生，这远大于传统的甘油市场规模，因此在大力发展生物柴油的同时，解决好废甘油的合理利用问题至关重要。目前的研究热点主要是开发以甘油为原料的高附加值化工产品。乳酸是世界上公认的三大有机酸之一，用途极其广泛近年来，随着乳酸及其衍生物应用领域的不断扩大，乳酸的需求量呈指数增长，预计2011年世界乳酸需求量将突破20万吨。迄今为止，国内外对微生物生产乳酸的研究主要集中在以粮食作物(如大麦，淀粉，玉米，土 豆等)的水解糖作为原料生产乳酸上，然而，乳酸市场的进一步扩大将极可能受其生产原材料的限制。本发明是利用生物柴油副产物废甘油为原料直接发酵生产乳酸，从降低生产成本考虑优化培养基配方，特别是有机氮源。本发明以戊糖乳杆菌为出发菌株，对影响发酵生产乳酸的培养基组成、发酵温度、PH及发酵时间进行了研究。
发明内容
本发明提供了一种利用戊糖乳杆菌发酵废甘油生产乳酸的方法，本专利以戊糖乳杆菌为出发菌株，对影响发酵生产乳酸的培养基组成、发酵温度、PH及发酵时间进行了研究。I. 一种利用戊糖乳杆菌发酵废甘油生产乳酸的方法，其特征在于发酵时添加一定量的废甘油，酵母粉，蛋白胨，硫酸铵，乙酸钠，磷酸氢二钾，PH中和剂的选择，控制一定的PH值，发酵温度和发酵时间。2.步骤I所述的方法，其特征在于培养基中初始废甘油浓度为65g/L。3.步骤I所述的方法，其特征在于培养基中酵母粉添加浓度为2. 4 g / L。4.步骤I所述的方法，其特征在于培养基中蛋白胨添加浓度为4.0 g / L05.步骤I所述的方法，其特征在于培养基中(NH4)2SO4添加浓度为5.53 g / L。6.步骤I所述的方法，其特征在于培养基中乙酸钠添加量为6 g/L，磷酸氢二钾I. 5 g / L07.步骤I所述的方法，其特征在于pH中和剂选用用NH 40H。8.步骤I所述的方法，其特征在于控制pH值6. 0，发酵温度34°C，发酵时间为75h0
图I不同初始废甘油添加量对乳酸产量的影响。图2不同酵母粉添加量对乳酸产量的影响。图3不同蛋白胨添加量对乳酸产量的影响。表2不同(NH4)2S04、酵母粉、蛋白胨添加量对乳酸产量的影响。表3说明发酵罐验证以上氮源组成的可行性。
具体实施例方式下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。
本专利所用的菌株为戊糖乳杆菌，购买于ATCC，编号为ATCC02879。实施例I
本实施例说明不同初始废甘油添加量对乳酸产量的影响，高浓度底物会抑制乳酸的积累。为了确定培养基中初始废甘油的最适浓度，固定其它成分的水平，培养基中分别添加甘油含量94. 0%的不同浓度废甘油55、65、75、85、95 g / L。废甘油为65 g / L时。乳酸产量最高，达到42. 9g / L ;当废甘油浓度继续升高时，乳酸产量不升反降，这说明有底物抑制现象存在；而废甘油浓度偏低时，碳源不足，不利于乳酸大量积累。因此后续实验均采用65 g / L的废甘油。结果如图I所示。实施例2
本实施例说明不同酵母粉添加量对乳酸产量的影响，乳酸菌是一类重要的工业微生物，被广泛应用于食品发酵工业。在其进化过程，合成代谢相关的基因不断退化以适应营养丰富的环境。特别是缺乏合成B族维生素和氨基酸的能力，因此在培养时需补充复杂的营养，而酵母粉则是最好的营养补充。为了确定酵母粉添加量对乳酸产量的影响。定蛋白胨8 g / L及其它成分的水平，培养基中分别添加不同浓度的酵母粉0、2、4、6、8 g / L。结果如图2所示，酵母粉对产酸影响很大，不补充氮源时，乳酸产量仅为16.6 g / L甘油利用率是35. 5%;当酵母粉浓度为6 g / L时，乳酸产量最高，达到39. I g / L，提高了 129.4%，甘油利用率是78. 1%，这证明适当添加酵母粉有利于提高乳酸发酵水平，因此后续实验均采用6 g / L的酵母粉。结果如图2所示。实施例3
本实施例说明不同蛋白胨添加量对乳酸产量的影响，蛋白胨富含多肽类，也含有一些维生素和糖类，是一种常用的优质氮源。为了确定蛋白胨的添加量对乳酸产量的影响，固定酵母粉6 g / L及其它成分的水平，培养基中分别添加不同浓度的蛋白胨0、2、4、6、8、10、12 g / L。结果如图3所示，蛋白胨对产酸的影响比较大，随着蛋白胨添加量的增加，乳酸产量也逐步升高，当蛋白胨浓度为10 g / L时，乳酸终浓度最高，达到38. 5 g / L。因此后续实验均采用IOg / L的蛋白胨。结果如图3所示。实施例4
本实施例说明不同(NH4)2SO4、酵母粉、蛋白胨添加量对乳酸产量的影响。乳酸菌属于化能异养微生物，发酵过程中，有机氮源酵母粉和蛋白胨是极好的营养补充，然而其较高的成本(酵母粉的价格是(NH4)2SO4的六倍，而蛋白胨的价格更是(NH4)2SO4的十多倍)的却阻碍了它们在乳酸工业中的大规模使用。原料成本是制约乳酸生产的主要因素之一，特别是昂贵的有机氮源酵母粉和蛋白胨。酵母粉的成本甚至占到了乳酸生产成本的38%。因此减少酵母粉和蛋白胨用量具有重要的经济价值和现实意义。考察廉价的(NH4)2SO4部分替代昂贵的有机氮源，以降低培养基成本。仅补充有机氮源时，最佳有机氮源添加量为酵母粉6g / L(氮含量11. 25%)和蛋白胨10 g/L (氮含量12. 7%)，总氮量是1.945g / L。保持总氮量恒定，以(NH4)2SO4 (氮含量21. 1%)部分替代有机氮，实验设计见表I。结果如表2所示，只添加有机氮源时乳酸产量最高，达到39. 4 g / L，得率0.89 mo I / mol甘油有机氮源与(NH4)2SO4比例为2 :3时，乳酸产量和得率均未显著下降，乳酸产量为36. 5 g / L，得率0.85 mol / mol甘油。曾有文献报道过相似的结果。以降低培养基成本为目的，因此以后的实验均采用酵母粉2. 4 g / L、蛋白胨4 g / L、(NH4)2SO4 5. 53 g / L。
权利要求
1.一种利用戊糖乳杆菌发酵废甘油生产乳酸的方法，其特征在于发酵时添加一定量的废甘油，酵母粉，蛋白胨，硫酸铵，乙酸钠，磷酸氢二钾，PH中和剂的选择，控制一定的pH值，发酵温度和发酵时间。
2.权利I所述的方法，其特征在于培养基中初始废甘油浓度为65g / L0
3.权利I所述的方法，其特征在于培养基中酵母粉添加浓度为2.4g / L。
4.权利I所述的方法，其特征在于培养基中蛋白胨添加浓度为4.5g / L0
5.权利I所述的方法，其特征在于培养基中(NH4)2SO4添加浓度为5.62g / L。
6.权利I所述的方法，其特征在于培养基中乙酸钠添加量为6g / L，磷酸氢二钾I. 5g / L0
7.权利I所述的方法，其特征在于pH中和剂为NH40H。
8.权利I所述的方法，其特征在于控制pH值6.0，发酵温度34°C，发酵时间为75h。
全文摘要
本发明提供了一种利用戊糖乳杆菌发酵废甘油生产乳酸的方法，本发明以戊糖乳杆菌为出发菌株，对影响发酵生产乳酸的培养基组成、发酵温度、pH及发酵时间进行了研究。
文档编号C12R1/225GK102703533SQ20121021233
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者周雪琴 申请人:太仓市周氏化学品有限公司