专利名称：一种利用米根霉发酵甘薯淀粉制备l-乳酸的方法
技术领域：
本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用米根霉发酵甘薯淀粉制备L-乳酸的方法。
背景技术：
L-乳酸是21世纪最具应用潜力的有机酸之一。L-乳酸及其衍生物既是重要的有机化工原料，又是重要的精细化学品，被广泛应用于食品、农业、环保、医药、饲料、日用品、化工等领域。发酵法生产L 乳酸的菌种主要有乳酸杆菌属和根霉属{Rhizopus)。用根霉发酵生产L 乳酸为好氧发酵，存在工艺能耗大、糖利用率低等缺点。采用乳酸菌发酵生产L乳酸具有糖利用率高、不耗氧、能耗低、设备简单、操作方便等优点，在乳酸工业中具有广阔的发展前景。 我国甘薯资源丰富，总产量占世界产量的80%之多，其中尤以安徽、四川、山东、河南、河北地区的产量较多。在甘薯精深加工的研究方面，日本的进展最突出，目前利用甘薯淀粉为碳源发酵生产有机酸和乙醇是甘薯精深加工的两个重要方面。乳酸发酵主要分为乳酸菌发酵和根霉菌发酵两大类，根霉发酵的特点是营养要求简单、发酵温度适中，所产L-乳酸的的光学纯度高；但易染杂菌，对无菌操作要求严格，且没有乳酸菌对糖的利用率高。对于这些缺点可以通过改善操作环境和调控发酵工艺予以克服。要想制得高质量的聚乳酸，其直接原料L-乳酸必须具有高的光学纯度。
发明内容
本发明提供了一种利用米根霉发酵甘薯淀粉制备L-乳酸的方法，本发明以米根霉为出发菌株，以资源丰富的甘薯淀粉为碳源，通过摇瓶试验确定了米根霉的最佳培养条件。I. 一种利用米根霉发酵甘薯淀粉制备L-乳酸的方法，其特征在于发酵时，在500mL三角瓶中加入一定量的发酵培养基，115°C灭菌20 min, 10%的接种量接入液体种子，220r/min,在一定的温度下摇床培养60 h。2.其中，发酵培养基(%):液化甘薯淀粉 15，(NH4) 2S04 O. 4，KH2PO4 O. 03，ZnSO4 · 7H20 O. 044，MgSO4 · 7H20 O. 025，CaCO3 7. O (单独灭菌)。3.按10 mL/100 mL三角瓶的装液量装入种子培养基，115°C灭菌20 min，接种浓度约IO6个孢子/mL，32°C，220 r/min，旋转振荡培养16 h。4.种子培养基(％):葡萄糖5，液化甘薯淀粉5，(NH4)2S04 O. 4，KH2PO4 O. 03，ZnSO4 · 7H20 O. 044，MgSO4 · 7H20 O. 025，FeSO4 O. 001。5.液化甘薯淀粉的最佳浓度为145 g/L。6.氮源硫酸铵的最佳浓度为O. 6%。7.最佳发酵温度为33°C。8.最佳装液量为 100 mL/500 mL。
本发明的有益效果在于本发明以甘薯淀粉为碳源，优化米根霉菌株摇瓶发酵工艺及主要影响因素的研究。
图I液化甘薯淀粉对L-乳酸发酵的影响。图2不同氮源浓度对生物量的影响。图3不同氮源浓度对产酸的影响。图4不同温度对L-乳酸发酵的影响。图5不同装液量对L-乳酸发酵的影响。下面的实施例对本发明作详细说明，但对本发明没有限制。 本发明所用的菌株为米根霉，购买于ACCC，编号为ACCC31805。实施案例I
本实施案例说明液化甘薯淀粉对L-乳酸发酵的影响，我们选择了 100-180不g/L之间不同的浓度进行试验，结果见图I。从图I可以看出，随碳源质量浓度的增高，转化率降低，当碳源质量浓度超过160g/L时，残糖明显增高，产酸反而大幅度降低，可能由于过高浓度的底物对米根霉的生长和发酵产生了抑制。120 g/L-150 g/L的底物浓度适于米根霉L-乳酸发酵，所以本试验采用145 g/L的液化甘薯淀粉浓度。实施案例2
本实施案例说明不同氮源浓度对发酵过程的影响，选硫酸铵作为最适氮源后，对不同浓度的氮源进行试验，检测得到生物量和产酸变化等情况如图2和图3。通过图2和图3可以看出，过低的氮源浓度不能满足菌体生长需要，因而产酸较低；而过高的氮源浓度虽然菌体生长旺盛,但产酸并不高，由此可知当培养基内过多的能量用于菌体自身生长时，反而对产酸不利。因此选取O. 6%的硫酸铵作为氮源。实施案例3
本实施案例说明不同温度对L-乳酸发酵的影响，温度是影响菌体生长的重要因素之一。随着温度的上升，细胞中的生物化学反应速率和生长速率加快；同时机体内部对温度敏感的物质则可能随着温度的过高而受到不可逆的破坏。根霉发酵一般需要较温和的温度，过高或过低的温度都不利于发酵，针对米根霉菌株，我们在29°C _37°C的范围内进行发酵，其产酸结果见图4。从图4可以看出，33°C时发酵产酸水平最高，L-乳酸产量达103. 2 g/L,当温度大于36°C以后，产酸迅速下降。故最佳发酵温度选择33°C。实施案例4
本实施案例说明不同装液量对L-乳酸发酵的影响，分别在500 mL三角瓶中装发酵液80 mLUOO mL、120 mL、140 mL、160 mL，在上述确定的条件下进行发酵，结果见图5。由图5可知，装液量在8(Tl00 mL/500 mL的范围内，发酵均可正常进行，当装液量达160 mL/500 mL三角瓶时，乳酸产率明显降低，由于摇瓶装液量直接影响到菌体和空气的接触，由此可见保证充足的氧气有利于发酵产酸，故以后试验选择100 mL/500 mL的装液量。
权利要求
1.一种利用米根霉发酵甘薯淀粉制备L-乳酸的方法，其特征在于发酵时，在500 mL三角瓶中加入一定量的发酵培养基，115°C灭菌20 min，10%的接种量接入液体种子，220 r/min,在一定的温度下摇床培养60 h。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，发酵培养基液化甘薯淀粉15%，(NH4) 2S04 O. 4%, KH2PO4 O. 03%, ZnSO4 · 7H20 O. 044%, MgSO4 · 7H20 O. 025%, CaCO3 7. O 单独灭菌。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，按10mL/100 mL三角瓶的装液量装入种子培养基，115°C灭菌20 min，接种浓度约IO6个孢子/mL，32°C，220 r/min，旋转振荡培养16 h0
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，种子培养基葡萄糖5%，液化甘薯淀粉5%, (NH4)2SO4 O. 4%, KH2PO4 O. 03%, ZnSO4 · 7H20 O. 044%, MgSO4 · 7H20 O. 025%, FeSO4 O. 001%。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，液化甘薯淀粉的浓度为145g/L。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，氮源硫酸铵的浓度为O.6%。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，发酵温度为33°C。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于装液量为100mL/500 mL。
全文摘要
本发明提供了一种利用米根霉发酵甘薯淀粉制备L-乳酸的方法，本发明以米根霉为出发菌株，以资源丰富的甘薯淀粉为碳源，通过摇瓶试验确定了米根霉的最佳培养条件。
文档编号C12P7/56GK102776249SQ201210253040
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月21日 优先权日2012年7月21日
发明者金雅新 申请人:太仓市茂通化建有限公司