玉米芯固定化米根霉直接深層發(fā)酵L-乳酸的研究.pdf

1、L-乳酸應(yīng)用廣泛,特別是近些年發(fā)現(xiàn)L-乳酸能聚合形成可生物降解的聚L-乳酸(PLA),而PLA有望在將來替代PVC、PP等各種無法生物降解的塑料,消除“白色污染”,為此發(fā)酵生產(chǎn)三.乳酸展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。玉米芯是玉米加工工程中的廢棄物,目前只有小部分用于培養(yǎng)食用菌、生產(chǎn)木糖、釀酒等,絕大部分是作為農(nóng)家燃料直接燒掉,其利用價值有待于進(jìn)一步開發(fā)。本文采用玉米芯作為部分替代碳源及載體固定化米根霉發(fā)酵L-乳酸,研究并優(yōu)化其發(fā)酵工藝條件,探討絲

2、狀真菌固定化發(fā)酵中菌絲及載體形態(tài)變化與產(chǎn)物積累的關(guān)系,為其工業(yè)化應(yīng)用打下理論及實(shí)踐基礎(chǔ),主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 利用剛果紅平板對實(shí)驗(yàn)室保藏的16株的米根霉乳酸高產(chǎn)株進(jìn)行篩選,獲得出發(fā)菌株R-1;紫外誘變菌株R-1,玉米芯為唯一碳源平板初篩獲能利用玉米芯原料的突變株;建立并利用牛津杯玉米芯溴甲酚綠平板復(fù)篩方法(改良牛津杯法),定量篩選出能利用玉米芯的高產(chǎn)突變株R-1-4,經(jīng)搖瓶產(chǎn)酸驗(yàn)證,改良牛津杯法能快速準(zhǔn)確篩出目標(biāo)菌株;

3、突變株R-1-4玉米芯固體發(fā)酵試驗(yàn)結(jié)果顯示,玉米芯利用率達(dá)14.9%,超過其它高纖維素酶活菌株,適于玉米芯原料發(fā)酵。
　　 以玉米芯原料及固定化載體發(fā)酵,經(jīng)L9(34)的正交設(shè)計(jì)優(yōu)化,培養(yǎng)基中添加的重要無機(jī)鹽(NH4)2SO4、KH2PO4、MgSO4、ZnSO4濃度分別為3g/L、0.3g/L、0.4g/L、0.2g/L,發(fā)酵液起始pH為6.0,發(fā)酵溫度30℃,搖瓶轉(zhuǎn)速200rpm下發(fā)酵48h,L-乳酸積累量最高達(dá)到32.23

4、g/L,糖酸轉(zhuǎn)化率達(dá)80.58%。進(jìn)一步研究玉米芯與葡萄糖混合發(fā)酵時的最佳比例,兩者1:4混合時,葡萄糖對L-乳酸的轉(zhuǎn)化率高達(dá)82.5%,較純葡萄糖發(fā)酵提高了14.6%;玉米芯最佳粉碎細(xì)度為40目時,米根霉R-1-4發(fā)酵混合碳源產(chǎn)酸達(dá)到34.68g/L,并形成直徑為0.5～1.0mm具有連續(xù)發(fā)酵能力的固定化菌絲球,連續(xù)發(fā)酵6批,葡萄糖對L-乳酸的平均轉(zhuǎn)化率為81.3%。
　　 顯微觀察菌絲球表面及內(nèi)部形態(tài),可以發(fā)現(xiàn),菌絲從外到內(nèi)

5、逐漸疏松,形成了有利于產(chǎn)物積累的四層結(jié)構(gòu),從微觀角度解釋了玉米芯固定化形成的菌絲球促進(jìn)產(chǎn)酸的原因,為研究米根霉發(fā)酵過程中菌絲形態(tài)對發(fā)酵的影響提供了形態(tài)學(xué)依據(jù)。電鏡對比研究玉米芯發(fā)酵前后形態(tài),發(fā)現(xiàn)未發(fā)酵的玉米芯為纖維聚集態(tài)結(jié)構(gòu),大分子鏈段排列規(guī)整、結(jié)構(gòu)緊密,縫隙,孔洞較少、相互間結(jié)合能力強(qiáng),而發(fā)酵后玉米芯規(guī)整結(jié)構(gòu)被打亂、孔洞增多、較松散。玉米芯在發(fā)酵前后被利用現(xiàn)象明顯,從微觀角度證明了玉米芯作為部分發(fā)酵碳源被利用。
　　 米根霉R