一种芽孢杆菌及其同步糖化发酵生产l-乳酸的方法_2

文档序号:8937785阅读:来源:国知局
确定发酵终点。本发明的方法发 酵生产的k乳酸的产量为150~230g/l,光学纯度为99. 8%W上,糖酸转化率达95%。
[0029] 为进一步实现本发明目的,发酵溫度优选为50°C,培养时间均优选为24h;所述的 淀粉溶液优选体积百分比为20%玉米淀粉;淀粉酶的优选用量为0. 03mL/100g淀粉;糖化 酶的优选用量为0.lOmL/lOOg淀粉。
[0030] 本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:
[0031] (1)本发明的芽抱杆菌13002具有抗逆性强、耐高溫、易保藏,利用淀粉的液化酶 和糖化酶的作用溫度与发酵溫度范围一致可同步发酵生产高光学纯度的k乳酸。
[0032] (2)芽抱杆菌13002的发酵溫度为45°CW上,可减少杂菌污染的机会。
[0033] (3)依次进行2~3次活化,使该菌尽量活化,并处于同步生长状态。
[0034] (4)菌株发酵生产条件简单,发酵溫度高,大大减少了杂菌污染的机会,提高了 k乳酸的光学纯度。
[0035] (5)在较高的溫度进行发酵,可降低发酵液粘度,有利于后续处理步骤的操作,甚 至可W在培养基不灭菌的条件下进行k乳酸的发酵生产,降低了能耗和生产成本。
[0036] (6)菌株的发酵生产k乳酸的溫度为45~55°C,运个溫度在淀粉液化酶和糖化 酶的作用范围内,为同步糖化发酵生产(SS巧乳酸提供了基础条件。
[0037] (7)该菌株发酵生产k乳酸的光学纯度在99. 5%W上,满足了聚乳酸、乳酸醋等 产品对k乳酸的光学纯度的要求。
[0038] 所述芽抱杆菌度aciIlusSP. ) 13002,由慕枝汁中分离筛选得到,并于2013年4月 8日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中屯、(简称:CGMCC,地址:北京市朝 阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所),保藏编号为CGMCCNO. 7431。
【附图说明】
[0039] 图1为芽抱杆菌13002经过革兰氏染色后的微观形态,放大倍数为16X1000倍。
[0040] 图2为k乳酸标准品的手性柱化irex3126的高效液相色谱图。
[0041] 图3为本发明实施例1中利用芽抱杆菌13002发酵k乳酸,用手性柱化irex3126 的高效液相法检测k乳酸的含量,发酵96h的高效液相色谱图。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合实施例对本发明作进一步详细说明,但是本发明要求保护的范围并不局 限于此。 阳043] 实施例1
[0044] (1)种子培养液制备:将处于对数期生长的芽抱杆菌13002的菌悬液接种于种子 培养基中,进行连续2~3次活化培养,在45 °C,摇瓶培养2地,得到种子培养液;所述种 子培养基为:按照质量比计算,细菌学蛋白腺0. 5份,酵母提取粉0. 2份,葡萄糖2. 0份, 化C11. 0份,用蒸馈水定容至100份,调节抑至6. 5,灭菌后冷却备用; W45] 似同步糖化发酵高光学纯度的k乳酸:W体积比5 :100的比例,将种子培养液 接种于发酵培养基中,在发酵罐中启动发酵后,W恒定补料速率向发酵培养基中补充一定 量的a-淀粉酶和糖化酶溶液的混合液,培养至7化收集发酵培养液;所述发酵培养基为: W重量份数计,20%的玉米淀粉溶液70份,葡萄糖2.O份,氮源2.O份,屯水合硫酸儀0. 05 份,用蒸馈水定容至100份,调培养基抑至6. 5,灭菌后冷却至55°C。
[0046] 所述氮源是指:酵母粉0. 5份、蛋白腺1. 5份。
[0047] 所述a-淀粉酶的添加量是W每100g干淀粉加入a-淀粉酶为0. 03血,W每100g 干淀粉加入糖化酶0.IOmU两种酶混合后,用无菌水稀释8倍;所述流加速率为1.OmL/min。
[0048] 本专利技术用手性柱化irex3126的高效液相法检测发酵过程中的D-乳酸和 k乳酸的含量,化irex3126是一种配体交换柱,W固相化与金属离子(化2O配位的配体 为固定相,基于流动相中的配体与固定相的配体间交换平衡W及稳定性来分离心乳酸和 D-乳酸,具体步骤参考文献{刘冬梅、吴辟、余W刚、等,高效液相色谱法对泡菜中k乳酸 和D-乳酸的手性分离和测定,现代食品科技,2007, 23 (8) :74-76}。采用高效液相色谱仪 系统,配备Waters600累多通道输送系统;Waters717自动进样器;Waters2996PDA二 极管阵列检测器;色谱柱:手性柱Chirex3126值)-penicillami,4. 6mmIDX250mmL。分 析条件:流动相为0. 002moL/L的硫酸铜溶液溶剂为5%的异丙醇溶液,使用前经0. 45ym 滤膜过滤,超声脱气;流动相流速为0. 7血/min;柱溫30°C;二极管阵列Waters2996,检 测波长为254nm;标准和样品溶液用前均经过0. 45ym滤膜过滤后超声脱气;进样量为 10yL;用Empower积分软件积分,进行峰面积法外标定量。本研究中采用手性柱化irex 3126〇))-penicillami的高效液相色谱法分析心乳酸的光学纯度和含量,结果显示,心乳 酸的保留时间为25. 205min(见图2),芽抱杆菌13002发酵的k乳酸的光学纯度达到 99. 8%W上,见图3。到7化时k乳酸的量达到最大,为150. 5g/L。 W49] 实施例2
[0050] (1)种子培养液制备:将处于对数期生长的芽抱杆菌13002的菌悬液接种于种子 培养基中,进行连续2~3次活化培养,在45 °C,摇瓶培养2地,得到种子培养液;所述种 子培养基为:按照质量比计算,细菌学蛋白腺1. 0份,酵母提取粉0. 5份,葡萄糖1. 5份, 化CIO. 5份,用蒸馈水定容至100份,调节抑至6. 0,灭菌后冷却备用;
[00川 似同步糖化发酵高光学纯度的k乳酸:W体积比2 :100的比例,将种子培养液 接种于发酵培养基中,在发酵罐中启动发酵后,W恒定补料速率向发酵培养基中补充一定 量的a-淀粉酶和糖化酶溶液的混合液,培养至9化收集发酵培养液;所述发酵培养基为: W重量份数计,20 %的大米淀粉溶液80份,葡萄糖2. 5份,氮源3. 0份,屯水合硫酸儀0. 10 份,用蒸馈水定容至100份,用中和剂调培养基抑至6. 0,灭菌后冷却至65°C。
[0052] 所述氮源是指:酵母粉0. 5份、蛋白腺1. 5份、牛肉膏1. 0份。 阳05引所述a-淀粉酶的添加量是W每100g干淀粉加入a-淀粉酶为0. 〇5mL,W每100g干淀粉加入糖化酶0. 20mL,两种酶混合后,用无菌水稀释5倍;所述流加速率为2.OmL/min。
[0054] 所述中和剂为已灭菌的氨水和硫酸溶液,通过自动控制分批加入。
[0055] 利用手性柱高效液相色谱法测定k乳酸的含量确定发酵终点。在整个发酵过程 中k乳酸的光学纯度达到99. 8%W上。到9化发酵结束k乳酸的量为230. 15g/L。
[0056] 实施例3
[0057] (1)种子培养液制备:将处于对数期生长的芽抱杆菌13002的菌悬液接种于种子 培养基中,进行连续2~3次活化培养,在45 °C,摇瓶培养24h,得到种子培养液;所述种 子培养基为:按照质量比计算,细菌学蛋白腺0. 2份,酵母提取粉0. 1份,葡萄糖1.O份, 化C11. 5份,用蒸馈水定容至100份,调节抑至7. 5,灭菌后冷却备用;
[005引 似同步糖化发酵高光学纯度的心乳酸:W体积比10 :100的比例,将种子培养液 接种于发酵培养基中,在发酵罐中启动发酵后,W恒定补料速率向发酵培养基中补充一定 量的a-淀粉酶和糖化酶溶液的混合液,培养至8化收集发酵培养液;所述发酵培养基为: W重量份数计,25%的玉米淀粉溶液80份,葡萄糖1. 0份,氮源3. 0份,屯水合硫酸儀0.Ol 份,用蒸馈水定容至100份,调培养基抑至7. 5,灭菌后冷却至45°C。
[0059] 所述氮源是指:酵母粉0. 3份、牛肉膏0. 2份、酵母浸膏0. 5份、豆巧水解液2. 0份。
[0060] 所述a-淀粉酶的添加量是W每100g干淀粉加入a-淀粉酶为0. 02血,W每100g 干淀粉加入糖化酶0. 15血,两种酶混合后,用无菌水稀释10倍;所述流加速率为2. 0血/ min。
[0061] 利用手性柱高效液相色谱法测定k乳酸的含量确定发酵终点。在整个发酵过程 中k
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