论文摘要
苯乳酸（Phenyllactic Acid, PLA）,也称β-苯乳酸或3-苯基乳酸,它能够抑制多种食源性致病菌,其抑菌活性强于常见的化学防腐剂,已成为乳酸菌抗真菌能力的有效标志之一,苯乳酸抑菌谱宽、稳定性高、溶解性好,是一种新型天然抑菌物质。本论文主要研究乳酸菌SK007的5 L发酵罐控制pH和补料发酵生产苯乳酸,利用传统微生物发酵和静息细胞转化方法作用于底物苯丙酮酸生产苯乳酸,操作简便,目标产物明确,两种生物合成方法各有优点,对于工业化具有重要现实指导意义。首先进行摇瓶过程的发酵,在此基础上进行5 L发酵罐分批发酵的研究,根据发酵罐分批发酵的结果,计算出乳酸菌发酵生产苯乳酸的耦合度为80.4 %,得出其菌体生长和产物生成是生长耦联型的生物过程。根据乳酸菌发酵代谢合成苯乳酸的特点,进行了5 L发酵罐补料发酵优化的研究,优化后的工艺参数为:采用3 %的接种量,搅拌转速为100 r/min,用10 mol/L的NaOH来恒定反应的pH为6.0左右,12 h-32 h每2 h间歇分批流加500 g/L葡萄糖48 mL和100 g/L底物苯丙酮酸120 mL,共流加11次;42 h-54 h每6 h流加500 g/L的葡萄糖72 mL和100 g/L底物苯丙酮酸180 mL,共流加3次,发酵72 h结束后苯乳酸的产量达17.38 g/L,生产效率为0.241 g/L·h,产率为48.4 %,菌体生物量比分批发酵增加了47 %,苯乳酸产量提高了近5倍,生产效率提高了近1.5倍。在实验室已有的研究基础上进行乳酸菌SK007静息细胞转化生产苯乳酸的研究,在确定细胞转化的菌龄为18 h后,利用Plackett-Burman设计法筛选显著因子,并用响应面分析法得出最佳工艺条件,岭嵴分析的结果表明Lactobacillus sp. SK007细胞转化的最佳工艺条件为:菌体浓度为9.9 %,底物浓度为3.72 g/L,转化温度为33.4℃,苯乳酸产量预测值为2.82 g/L,验证值为2.88 g/L,结果证明该回归模型可较好地预测苯乳酸的得率。对静息细胞转化液中的苯乳酸进行了手性分析,得出两种手性的乳酸脱氢酶均存在,且L-乳酸脱氢酶的活力较高,L,D型乳酸脱氢酶含量之比最高可达到2.5:1。乳酸菌SK007渗透化细胞生产苯乳酸的条件为:渗透剂乙醚浓度为2 %,渗透时间2 min,渗透化温度为30℃。渗透化后细胞最适pH值为5-7,最适反应温度为30-45℃,渗透化提高了酶的耐热性和pH适用范围。建立了乳酸菌SK007渗透化生产苯乳酸的工艺流程:即在温度40℃,pH=6.0,底物浓度为5 g/L,转化时间为4 h条件下,苯乳酸的产量达到3.38 g/L,该条件下渗透化细胞转化批次为3-4次。渗透化细胞转化与静息细胞转化的最优条件下,与静息细胞转化相比,在相同转化时间4h内,经过渗透化细胞转化后使得每克湿细胞利用的底物的效率提高了33.3 %,使得苯乳酸产量比静息细胞转化提高了约20 %,提高了细胞的耐热性,使得两者在这种条件下反应温度的影响差别不大,为渗透化细胞生产苯乳酸提供了一种新的思路和可能。
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相关论文文献
- [1].芽孢杆菌SK007的分类鉴定及其拮抗植物病原菌的功能分析[J]. 微生物学通报 2019(10)