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L-乳酸发酵菌种的选育及玉米芯水解液发酵工艺研究

作　者: 张杰
导　师: 江均平
学　校: 中国农业科学院
专　业: 微生物学
关键词: L-乳酸 玉米芯 乳酸发酵 诱变育种
分类号: TQ921.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文在L-乳酸发酵菌株的筛选、鉴定、诱变及玉米芯水解液发酵条件的优化等方面进行了研究,主要结果如下:1.玉米芯是一种廉价而且未被充分利用的农业废弃物,利用玉米芯发酵生产L-乳酸能充分利用可再生资源,降低生产成本。本研究通过富集、初筛、复筛、稳定性试验从自然界中筛选得到1株能高效利用玉米芯水解液产酸的菌株S-8,经鉴定确定该菌株为凝结芽孢杆菌。2.利用硫酸二乙酯及紫外线对菌株S-8经过诱变,通过含高浓度木糖及乳酸钙的平板选育正向突变菌株,以提高突变株对乳酸的耐受性,达到提高L-乳酸产量的目的。经过两种诱变剂各三轮诱变筛选到一株高产突变株S-8-8-7,其L-乳酸产量达到69.10 g/L,与出发菌株相比提高了54.9%。3.以木糖为碳源,对菌株S-8-8-7的发酵培养基进行了的优化。通过单因素试验确定了发酵培养基的较优配比:蛋白胨5 g/L、酵母浸粉4 g/L、牛肉膏2 g/L、K2HPO4 1 g/L、MgSO4 0.3 g/L。在单因素试验的基础上,采用中心组合设计实验对蛋白胨、酵母浸粉、牛肉膏三个影响L-乳酸产量的主要因素进行了优化,得到了三个因素对L-乳酸产量的回归方程: Y=82.35+2.18X1+1.16X2+2.45X3-1.21X12-0.93X32 -1.01X1X2-1.37X1X3根据响应面值求得最佳组合为:蛋白胨3 g/L、牛肉膏3.68 g/L、酵母浸粉5.68 g/L,在最优条件下,L-乳酸产量可达86.43 g/L。4.在优化的发酵培养基基础上,以玉米芯水解液为碳源发酵L-乳酸,对浓缩倍数、接种量、发酵时间、发酵温度、pH进行了优化。确定的最优发酵条件为:1倍浓缩液、接种量10%、发酵时间48 h、发酵温度45℃、pH 6.5。5.根据玉米芯水解液发酵条件的优化结果,设计了浓缩液补料发酵试验。发酵结束时,L-乳酸产量为50.9 g/L,残糖6.3 g/L,糖酸转化率为71.8%。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 文献综述  10-19
  1.1 乳酸的性质及应用  10-12
    1.1.1 乳酸的理化性质  10-11
    1.1.2 乳酸及其衍生物的应用  11-12
  1.2 乳酸的生产方法  12-15
    1.2.1 酶法  12
    1.2.2 化学合成法  12
    1.2.3 微生物发酵法  12-14
    1.2.4 乳酸生产方法的比较  14-15
  1.3 发酵法生产乳酸的研究现状  15-17
    1.3.1 发酵生产L-乳酸的主要菌种  15
    1.3.2 发酵生产L-乳酸的主要工艺  15-16
    1.3.3 利用植物纤维素发酵生产L-乳酸  16
    1.3.4 利用植物纤维素发酵生产L-乳酸的研究现状  16-17
  1.4 微生物诱变育种  17-18
    1.4.1 物理诱变剂  17
    1.4.2 化学诱变剂  17-18
  1.5 本论文的研究意义及研究内容  18-19
    1.5.1 研究意义  18
    1.5.2 研究内容  18-19
第二章 L-乳酸发酵菌种的筛选及鉴定  19-31
  2.1 材料与方法  19-25
    2.1.1 实验材料  19-22
    2.1.2 实验方法  22-23
    2.1.3 分析方法  23-25
  2.2 结果与分析  25-30
    2.2.1 玉米芯水解中还原糖的组成及含量  25
    2.2.2 L-乳酸细菌的初筛  25-27
    2.2.3 L-乳酸细菌的复筛  27
    2.2.4 菌株稳定性试验  27-28
    2.2.5 菌种的鉴定  28-30
  2.3 本章小结  30-31
第三章 L-乳酸高产菌株的诱变选育  31-40
  3.1 材料与方法  31-34
    3.1.1 实验材料  31-32
    3.1.2 实验方法  32-33
    3.1.3 分析方法  33-34
  3.2 结果与分析  34-39
    3.2.1 硫酸二乙酯诱变  34-37
    3.2.2 紫外线诱变  37-39
  3.3 本章小结  39-40
第四章 突变株发酵玉米芯水解液产L-乳酸条件的优化  40-53
  4.1 材料与方法  40-42
    4.1.1 实验材料  40
    4.1.2 实验方法  40-42
    4.1.3 分析方法  42
  4.2 结果与分析  42-52
    4.2.1 发酵培养基的优化  42-48
    4.2.2 玉米芯水解液发酵条件的优化  48-51
    4.2.3 利用浓缩液补料发酵L-乳酸  51-52
  4.3 本章小结  52-53
第五章 本文主要结论及展望  53-55
  5.1 本文主要结论  53-54
  5.2 工作展望  54-55
参考文献  55-59
致谢  59-60
作者简历  60

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 其他化学工业 > 发酵工业 > 发酵法制有机酸 > 乳酸
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