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菜籽饼粕水解液为氮源细菌产L-乳酸的菌种选育及发酵条件优化

张婵婵

   细菌发酵产L-乳酸具有理论转化率高、动力消耗少,后续分离工艺简单等优势,是工业生产乳酸的重要方式。高产菌株的选育是发酵生产的重要环节,本课题针对乳酸发酵中存在的产物抑制和底物抑制问题,通过诱变和定向选育,筛选出耐高酸、耐高糖的优良菌株,提高了L-乳酸的产量和转化率。同时,对乳酸发酵需要的复杂营养条件,尝试以菜籽饼粕水解液代替酵母膏等作为发酵培养基氮源,运用BP神经网络及遗传算法优化了发酵培养基的组成,其方法对相关领域研究也具有借鉴作用。研究获得的主要结论有: (1)以干酪乳杆菌CICC6002为出发菌株,以紫外线诱变,经平板初筛和摇瓶复筛,得到突变株U-2,较同批发酵的原始菌株产乳酸量提高了6.87%,以U-2进行硫酸二乙酯—超声波复合诱变,经平板初筛和摇瓶复筛,得到的突变株D-8、D-17和D-20较同批发酵的U-2产乳酸量分别提高了8.70%、13.04%和10.14%。 (2)将上述三株突变株经酸性MRS培养基和高糖MRS平板进行耐酸和耐高糖驯化,定向选育得到一株发酵性能最优的突变株NT-7,最高耐40g/L乳酸,200 g/L葡萄糖,在菜籽饼粕水解液为氮源的发酵培养基中发酵72h后产L-乳酸达88g/L,产酸较同批发酵的原始菌株CICC6002增加了41.94%。传代8次,菌株的产酸量仍基本稳定。 (3)从降低L-乳酸生产成本和提高菜籽饼粕综合利用角度考虑,对比牛肉膏、酵母膏、蛋白胨和菜籽饼粕水解液为氮源时的L-乳酸产量,菜籽饼粕水解液较牛肉膏等产酸量虽然有所降低,但成本大幅下降,更符合工业化生产的要求。在单因素试验和均匀试验的基础上,建立了BP神经网络模型。运用遗传算法对模型进行寻优,得出了最优的发酵培养基组成(g.L~(-1)):葡萄糖110.43,菜籽饼粕(干重)水解液87.78,玉米浆21.18,柠檬酸氢二铵2.85。经72h发酵,L-乳酸的产量为94g/L,较同批发酵下原培养基中的产量提高了9.30%。 (4)通过单因素试验确定了突变株NT-7的最佳发酵条件:接种量10%,装液量25ml/250ml,37℃下静置培养。综合上述结果,在4L发酵罐上进行了扩大培养试验,经72h发酵,L-乳酸的产量为94g/L,验证了摇瓶发酵的结果,为进一步研究奠定了基础。……   
[关键词]:干酪乳杆菌;L-乳酸;诱变选育;菜籽饼粕水解液;遗传神经网络
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:合肥工业大学2007年