凝结芽孢杆菌CICIMB1821发酵生产L_乳酸的研究_田康明

生物工程

Vol.32,No.10,

2011

凝结芽孢杆菌CICIM B1821发酵生产L-乳酸的研究

田康明，石贵阳，王正祥*

（江南大学工业生物技术教育部重点实验室,江南大学生物资源与生物能源研究中心，

江南大学中国高校工业微生物资源和信息中心，江苏无锡214122）

摘

要：凝结芽孢杆菌（Bacillus coagulans ）CICIM B1821是一株实验室前期筛选获得的产L-乳酸的嗜热菌。该菌株在

34~55℃范围内均表现出良好的生长特性和产酸特性，50℃时获得最高的比生长速率和最大的乳酸积累量。CICIM B1821能够在pH 为5.0~7.5的范围内保持高的菌体活性。氧气的存在有利于CICIM B1821的快速生长，但会导致副产物的积累，而在不通氧的条件下该菌株也生长良好，同时产酸速率可高达5.63g/L ·h 。控制残糖浓度不高于10%的发酵条件下，发酵48h ，可积累乳酸107.5g/L ，副产物总和仅为1.05g/L ，葡萄糖对乳酸的得率为97.5%，所产L-乳酸光学纯度高于99%。此外，高浓度葡萄糖发酵实验显示，该菌株可在高渗透压下利用20%葡萄糖发酵生产L-乳酸，发酵100h ，可积累乳酸134g/L ，副产物总和仅为1.12g/L ，葡萄糖对乳酸的得率为92.0%。

关键词：凝结芽孢杆菌，嗜热菌，L-乳酸，发酵生产

Study on the production of L-lactate by Bacillus coagulans CICIM B1821

TIAN Kang-ming ，SHI Gui-yang ，WANG Zheng-xiang *

（Culture and Information Center of Industrial Microorganisms of China Universities ，Center for Bioresource and Bioenergy ，

Jiangnan University ，Wuxi 214122,China ）Abstract ：Bacillus coagulans CICIM B1821was selected for L-lactate production.Its optimal growth temperature

and fermentation temperature were proved both at 50℃，and Bacillus coagulans CICIM B1821presents good growth and fermentation characteristics at temperature range from 34℃to 55℃.Bacillus coagulans CICIM B1821presented good growth and fermentation characteristics at pH range from 5.0to 7.5.The existence of oxygen was proved increasing both the biomass yield and the by-product concentration.The L-lactic acid purity was above 99%，the yield from glucose to lactate was 97.5%，and the total by-product amount was lower than 1.05g/liter ，while the lactic acid concentration was 107.5g/liter during the no oxygen flowing fermentation process with glucose concentration no more the 10%.While fermentation 20%glucose to lactate ，and the total by-product amount was lower than 1.12g/liter ，while the lactic acid concentration was 134g/liter ，and the yield from glucose to lactae was 92%.

Key words ：Bacillus coagulans ；thermophile ；L-lactate ；fermentation 中图分类号：TS201.3文献标识码：A 文章编号：1002-0306（2011）10-0245-05收稿日期：2010－10－28

*通讯联系人

作者简介：田康明（1985-），男，在读博士研究生，研究方向：发酵工学。基金项目：中非国际合作重点项目（2009DFA31300）。

近年来，生物可降解聚合材料正在遍布日常生活和工业生产的方方面面。与石油来源的聚合材料相比，可降解、可再生的性能使得生物质的聚合材料需求量不断增加。而聚乳酸正是应用最广泛的生物质可降解聚合材料之一[1]。目前，90%的聚乳酸均由生物法发酵生产的乳酸加工聚合而成[2]。因此，建立高效的乳酸发酵生产工艺显得尤为重要。乳酸由L-乳酸和D-乳酸两种构型的单体组成。由于其构型不

同，两种单体及其聚合材料的应用领域也有所差异。因此，工业生产中对乳酸的构型提出了越来越高的要求，特别是在食品和医药及相关领域，高光学纯度L-乳酸的应用更为广泛。传统的L-乳酸生产菌种为米根霉，但所产L-乳酸光学纯度不高，发酵温度较低，发酵工艺不易操作等不足限制了传统方法生产L-乳酸的发展[3]。嗜热菌用于L-乳酸的发酵生产则弥补了上述不足。凝结芽孢杆菌就是典型的代表。该菌种对营养成分要求不高，可以节约发酵成本；代谢快，可以缩短发酵周期；耐受温度高，可以减少发酵过程中对冷却水的消耗，同时也减少了染菌的可能。众多研究中已经实现了不灭菌的情况下直接发酵生

DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2011.10.038