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芽孢乳杆菌发酵葡萄糖制备D(-)-乳酸的研究

丁子建

  本研究的目的是通过对芽孢乳杆菌发酵工艺的研究,建立一条产物光学纯度高、工艺简单,成本较低的D-乳酸生产路线。D-乳酸是重要的手性中间体与有机合成原料,是多种手性物质的前体,广泛应用于制药、化妆品和高效低毒农药及除草剂等领域的手性合成。聚乳酸因具有优良的生物可降解性和加工性能,应用于化工、农业和医药等方面,因而D-乳酸市场潜力巨大。D-乳酸的工业生产主要应用微生物发酵法,国外已有2~3家D-乳酸生产企业,而我国目前尚无D-乳酸制备研究或工业化生产的报导,该技术亟待发展。微生物发酵法利用葡萄糖等可再生资源为原料生产D-乳酸,具有生产成本低、产物光学纯度高、生产条件温和、污染小等优点,是目前国内比较可行的方法。国外的D-乳酸发酵生产中采用的生产菌株有德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌和左旋乳酸芽孢杆菌等。本研究选用了在D-乳酸纯度及乳酸对己糖转化率具有一定优势的芽孢乳杆菌。本文综述了D-乳酸的性质、结构、应用及生产方法,对芽孢乳杆菌发酵葡萄糖制备D-乳酸的摇瓶发酵工艺进行了详细的实验探索,以提高D-乳酸的产量。考察了温度、厌氧环境、pH等发酵条件对D-乳酸产量的影响,同时对培养基组成进行研究,得到最佳的发酵条件及培养基成分。在最佳条件下,37℃发酵72小时可产40.7g/L的D-乳酸,葡萄糖质量转化率67.83%,摩尔转化率135.54%,产物中D-乳酸光学纯度为96.04%e.e.。本研究对菌体厌氧培养及厌氧发酵方法进行了探索,证明该菌的生长及产D-乳酸均需要微需氧条件。通过添加液体石蜡封层、调节转速、装液量和添加玻璃珠的一整套手段有效地控制了发酵液的溶氧量,提高了传质效果,从而促进了菌体的生长和D-乳酸的生产。本研究首次采用复合氮源代替单一有机氮源酵母膏,首次使用 NH4NO3和麸皮作为复合氮源成分,减少有机氮源酵母膏的用量,大大降低了发酵成本。本论文首次在国内报导了微生物发酵制备 D-乳酸的方法,填补了我国 D-乳酸发酵研究的空白,为进一步进行高效制备高光学纯度的 D-乳酸奠定了一定基础。……   
[关键词]:D-乳酸;发酵;芽孢乳杆菌;葡萄糖
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京工业大学2004年
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