發(fā)布時間：2020-04-28 02:13

【摘要】：乳酸作為二十一世紀(jì)最具有發(fā)展?jié)摿Φ挠袡C酸之一,因其在食品、醫(yī)藥和環(huán)保等多個領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用,得到了人們的日益重視。近些年來在新型生物可降解高分子材料領(lǐng)域的研究中,因其具有無毒、耐熱性高、強度高、生物相容性好、無刺激性、優(yōu)良的生物可降解性、環(huán)境污染小等優(yōu)勢,以L-乳酸為單體合成的聚L-乳酸(PLA)研究成為一個亮點。因而絕大部分研究學(xué)者認(rèn)為此可生物降解的高分子材料在未來是非常具有發(fā)展前景的,目前已投入較多人力物力,受到國內(nèi)外普遍關(guān)注。嗜熱乳桿菌可在50°C以上的高溫下發(fā)酵,減少了其他微生物污染,對L-乳酸工業(yè)生產(chǎn)極具優(yōu)勢。雖然利用嗜熱乳桿菌生產(chǎn)L-乳酸非常誘人,但其L-乳酸效率和生產(chǎn)能力都需要進(jìn)一步提高,以滿足商業(yè)需求。因此如何以嗜熱乳桿菌出發(fā)選育性狀優(yōu)良的高產(chǎn)L-乳酸菌株是我們研究的方向。近些年重離子束誘變選育在微生物領(lǐng)域具有促進(jìn)作用。本文以經(jīng)過重離子束輻照誘變的嗜熱乳桿菌SRZ-50為初始菌株,以篩選優(yōu)良菌株、提高乳酸產(chǎn)量、降低乳酸生產(chǎn)成本為三個目標(biāo)進(jìn)行相關(guān)實驗。(1)首先在24孔板篩選方法建立完善之后,對經(jīng)過重離子束輻照的原始菌株SRZ-50進(jìn)行初篩,得到16株產(chǎn)酸較高的菌株A21、A31、A34、A37、A45、A48、A56、A57、A58、A59、A62、A68、A69、A85、A86、A87保存進(jìn)行第二輪復(fù)篩實驗,得到菌株A59、A69產(chǎn)L-乳酸較高。接著對高產(chǎn)乳酸菌株A59、A69進(jìn)行搖瓶驗證實驗,所得結(jié)果與24孔板篩選結(jié)果一致,最終得到突變株A59與A69分別比原始菌株L-乳酸積累提高了15.8%和16.2%;并且突變菌株A59、A69連續(xù)7代產(chǎn)酸較穩(wěn)定。(2)在L-乳酸發(fā)酵工藝研究中,如何降低或者消除發(fā)酵產(chǎn)物對L-乳酸產(chǎn)量和菌體生長的抑制作用是一個需要重視的問題。當(dāng)前分批補料工藝已成為國內(nèi)外研究的主要發(fā)酵方式,在本實驗中,種子液最佳培養(yǎng)時間為8 h,發(fā)酵培養(yǎng)基中最佳初始葡萄糖濃度、最佳初始pH分別為100 g/L和pH=7。經(jīng)過24h一次補料L-乳酸產(chǎn)量達(dá)到104.87 g/L;經(jīng)過16h一次補料L-乳酸產(chǎn)量達(dá)到114.23 g/L;經(jīng)過16h、32h二次補料L-乳酸產(chǎn)量達(dá)到130.67 g/L;經(jīng)過四次補料且調(diào)節(jié)pH L-乳酸積累達(dá)到154.8g/L;利用Ca(OH)_2作為中和劑,得到L-乳酸產(chǎn)量可達(dá)到148g/L,但是相比于采用NaOH調(diào)節(jié)pH的培養(yǎng)基L-乳酸產(chǎn)量較低,所以此嗜熱乳桿菌A69所用NaOH調(diào)節(jié)pH相比于Ca(OH)_2更為適合。(3)使用廉價的氮源棉籽餅粉代替酵母粉來生產(chǎn)L-乳酸,可以降低L-乳酸的生產(chǎn)成本。棉籽餅粉和酵母粉的成分類似,其中蛋白質(zhì)含量較高,營養(yǎng)成分除蛋白質(zhì)外主要是是氨基酸、維生素等物質(zhì)。所以本課題以單一氮源棉籽餅粉為研究對象論證替代酵母粉生產(chǎn)L-乳酸的可行性。當(dāng)棉籽餅粉添加量為15 g/L時,L-乳酸產(chǎn)量可達(dá)到76.88 g/L;在相同時間內(nèi)四次補料且調(diào)節(jié)pH時L-乳酸積累產(chǎn)量達(dá)到131 g/L,相對于使用酵母粉的產(chǎn)量較低;在發(fā)酵罐中經(jīng)過兩次補糖,L-乳酸產(chǎn)量在60 h可達(dá)到110.5 g/L。本結(jié)論為確定以棉籽餅粉生產(chǎn)L-乳酸為此菌的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖 1.1 L-乳酸、D-乳酸結(jié)構(gòu)Figure 1.1 Structure of L-Lactic acid and D-Lactic acid構(gòu)的 L-乳酸可以聚合產(chǎn)生聚乳酸(PLA)，而且人體僅具備代謝力，，因此人體可完全代謝 L-乳酸，沒有任何的副作用，對人或極少代謝 D-乳酸。由于 L-乳酸分子中包含羥基和羧基兩個官進(jìn)行還原、氧化、縮合、酯化等化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為多種化n and Miller, 2010)。酸及其衍生物的用途工業(yè)方面，乳酸�？梢宰魉嵛秳H 調(diào)節(jié)劑、防腐劑以及食品運用在水果和蔬菜罐頭以及糖果糕點中。在啤酒以及軟飲料的經(jīng)取代了磷酸、檸檬酸(曹本昌, 1993)等，尤其是在美國，已經(jīng)的釀造過程中使用磷酸等無機酸調(diào)節(jié) pH，而規(guī)定完全使用乳

篩選方法菌種選育好壞的決定性環(huán)節(jié)，同時也是決定菌種選育效率的重?fù)窈侠砀咝У暮Y選方案及方法在菌種選育上占有非常重要的地應(yīng)用于微生物領(lǐng)域的微孔板培養(yǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)的三角瓶搖瓶培有效率高、通量高、實驗體積小和成本低，在相同的時間內(nèi)可驗等多種優(yōu)勢特性自然而然成為菌種選育工作者的首要研究方的整個篩選方法步驟如圖 3.1 所示，整個篩選步驟是從-80℃中的菌液進(jìn)行稀釋涂板開始，接著轉(zhuǎn)接到含種子培養(yǎng)基的 24 孔養(yǎng)基，發(fā)酵完成之后測定 L-乳酸產(chǎn)量，然后對突變菌株進(jìn)行株穩(wěn)定性測定，最終將突變菌株保存。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ921.3

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本文編號：2642936