一株假肠膜明串珠菌及其应用

本发明属于有机酸发酵生产领域，具体涉及一株假肠膜明串珠菌及其应用。

背景技术：

1、乳酸作为生物基大宗化学品，在化工、医药、食品等领域有着广泛的应用前景。根据乳酸的旋光性质可分为l-乳酸、dl-乳酸和d-乳酸。以l-乳酸为原料，可制成可生物降解的新型环保材料-聚乳酸(pla)，被认为是最有市场价值的可降解新材料。近年来，随着对pla研究的不断深入，国内外的许多研究学者发现聚l-乳酸(plla)存在多种性能不稳定，通过在plla中加入一定量的聚d-乳酸(pdla)进行共混，形成高结晶性立构聚乳酸(scpla)具有更高的溶解温度(230℃，比plla高50℃)和更好的机械性能，可用于高附加值工程塑料应用领域和改善聚乳酸性能拓展其应用领域。但对制备聚乳酸的原料l-乳酸和d-乳酸的光学纯度有较高的要求，以高光学纯度的l-乳酸和d-乳酸为原料聚合而成的聚乳酸共混材料能够替代替代pe、pp和pet等石油基塑料的、纤维制品，应用在医用支架、纺织纤维等高端消费领域，也是3d打印技术的主要原材料。随着高光学纯度的d-乳酸在聚乳酸(pla)材料领域中的开发和应用，全球d-乳酸的需求量急剧增加。聚乳酸作为可降解的绿色环保塑料，市场需求旺盛。在此背景下，全球d-乳酸市场规模不断扩大，2020年达到2.1亿美元，预计未来5年将以6.4％左右的增速增长。

2、目前，有部分研究采用微生物发酵法利用葡萄糖原料生产乳酸，但大多数乳酸菌只产生dl-乳酸，只有极少数的菌株和一些工程菌可用于生产d-乳酸。与l-乳酸生产相比，目前d-乳酸在发酵菌种的多样性及发酵水平方面仍具有较大的差距，d-乳酸生产菌普遍存在产量较低、且光学纯度难以达到生产聚合级乳酸标准，远远不能满足聚乳酸工业市场的需要。而且，传统的乳酸生产工艺几乎只能采用以淀粉质原料(葡萄糖)进行发酵生产，这不仅消耗了粮食资源，而且提高了乳酸生产成本。我国秸秆、甘蔗渣、玉米芯等富含纤维素类物质的农业废料相当丰富，但这些资源未被合理利用造成了巨大的浪费和环境污染。因此，选育能够高效利用木质纤维素类物质的微生物生产d-乳酸显得尤为必要。

技术实现思路

1、针对目前d-乳酸生产中存在优良菌株菌种资源匮乏的问题，筛选能够生产高光学纯度的d-乳酸生产菌成为乳酸行业发展首要解决的问题。为了解决这一技术问题，本发明从富含产酸菌中的土壤中筛选得到了一株假肠膜明串珠菌，其名称为leuconostocpseudomesenteroides64-1，已于2022年8月23号保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为cctcc no：m20221311。

2、一方面，该假肠膜明串珠菌64-1的产酸(d-乳酸)速率快，在前24h的产酸速率达到了2.68g/l·h，72h的平均产酸速率达到了1.16g/l·h，远高于现有报道过的极少数菌株的产酸速率；另一方面，该假肠膜明串珠菌64-1发酵得到的d-乳酸的光学纯度达到了99.8％(ee)以上，也高于现有报道过的极少数菌株制得的d-乳酸的光学纯度。由于光学纯度的高低对聚乳酸结晶和熔融,特别是对晶体结构变化的影响极大，光学纯度越高,聚乳酸的结晶温度、结晶速率、熔点及熔融焓越高,增加聚乳酸产品的耐热温度,提高材料的水解稳定性、气体阻隔性和拉伸强度。

3、此外，该假肠膜明串珠菌64-1更大的特点在于不仅能够利用葡萄糖生产d-乳酸，还能够有效利用木糖生产d-乳酸，这是本发明的首次报道，之前从未报道过，为利用木质纤维素生物质资源生产d-乳酸的研究和生产奠定基础。

4、所述假肠膜明串珠菌通过以葡萄糖和/或木糖作为碳源的发酵培养基制得d-乳酸时，所述发酵培养基的组分包括：酵母粉5g/l-10g/l，乙酸钠1g/l，k2hpo4 0.5g/l，mgso4·7h2o 0.5g/l，caco3 30g/l-60g/l，葡萄糖20g/l-120g/l和/或木糖10g/l-50g/l。

5、优选地，所述发酵培养基的组分包括葡萄糖20g/l-40g/l和木糖10g/l-20g/l。发明人还发现，单独使用木糖作为碳源制备d-乳酸时，木糖还留有残余，其利用率还不是很高，而当采用葡萄糖与木糖混合作为碳源时，木糖的残余含量得到了降低，这表明采用葡萄糖与木糖作为混合碳源时，能够进一步提高了对木糖的利用率，这对于木质纤维素生物质资源的利用具有重要意义。

6、上述发酵于37℃、150r/min的条件下厌氧进行，时间为24h-36h；发酵的接种量为5％-10％。更为优选的具体过程为：先将所述假肠膜明串珠菌接种至种子培养液中获得种子液，然后再将所述种子液加入所述发酵培养基中发酵制得d-乳酸。于种子培养液中的培养过程于37℃、150r/min的条件下厌氧进行，时间为16h-20h。

7、上述种子培养液的组分包括：葡萄糖11g/l，酵母粉10g/l，蛋白胨10g/l，kh2po40.25g/l，k2hpo4 0.25g/l，三水合乙酸钠1g/l，mgso4·7h2o 0.1g/l；ph为6.5。

8、本发明的有益效果为：本发明提供的假肠膜明串珠菌64-1具有产d-乳酸速率快、产量高、产物光学纯度高、发酵成本低等优点；更重要的是还可以有效利用木糖进行d-乳酸的生产，对于木质纤维素生物质资源的利用具有重要意义。

技术特征：

1.一株假肠膜明串珠菌，其特征在于，所述假肠膜明串珠菌的名称为leuconostocpseudo mesenteroides 64-1，已于2022年8月23号保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为cctcc no：m 20221311。

2.权利要求1所述的假肠膜明串珠菌在制备d-乳酸中的应用。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述假肠膜明串珠菌以葡萄糖和/或木糖作为碳源发酵制得d-乳酸。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述假肠膜明串珠菌通过以葡萄糖和/或木糖作为碳源的发酵培养基制得d-乳酸；所述发酵培养基的组分包括：酵母粉5g/l-10g/l，乙酸钠1g/l，k2hpo4 0.5g/l，mgso4·7h2o 0.5g/l，caco3 30g/l-60g/l，葡萄糖20g/l-120g/l和/或木糖10g/l-50g/l。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述发酵培养基的组分包括葡萄糖20g/l-40g/l和木糖10g/l-20g/l。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，发酵于37℃、150r/min的条件下厌氧进行，时间为24h-36h。

7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，接种量为5％-10％。

8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，先将所述假肠膜明串珠菌接种至种子培养液中获得种子液，然后再将所述种子液加入所述发酵培养基中发酵制得d-乳酸。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述种子培养液的组分包括：葡萄糖11g/l，酵母粉10g/l，蛋白胨10g/l，kh2po4 0.25g/l，k2hpo4 0.25g/l，三水合乙酸钠1g/l，mgso4·7h2o 0.1g/l；ph为6.5。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，于种子培养液中的培养过程于37℃、150r/min的条件下厌氧进行，时间为16h-20h。

技术总结
本发明属于有机酸发酵生产领域，具体涉及一株假肠膜明串珠菌及其应用。该假肠膜明串珠菌的名称为Leuconostoc pseudomesenteroides 64‑1，已于2022年8月23号保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC No：M 20221311；可用于制备D‑乳酸。本发明提供的假肠膜明串珠菌64‑1具有产D‑乳酸速率快、产量高、产物光学纯度高、发酵成本低等优点；更重要的是还可以有效利用木糖进行D‑乳酸的生产，对于木质纤维素生物质资源的利用具有重要意义。

技术研发人员：黄筱萍,刘兰,王通,李鹏
受保护的技术使用者：江西省科学院微生物研究所（江西省流域生态研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/8/1