一种凝结芽孢杆菌及利用其制备L-乳酸的方法技术

本发明专利技术提供了一种凝结芽孢杆菌及利用其制备L

【技术实现步骤摘要】
一种凝结芽孢杆菌及利用其制备L
‑
乳酸的方法


[0001]本专利技术属于生物发酵工程
，涉及一种L
‑
乳酸的生产方 法，尤其涉及一种凝结芽孢杆菌及利用其制备L
‑
乳酸的方法。

技术介绍

[0002]乳酸(Lactic Acid)，又名α
‑
羟基丙酸，根据旋光性不同可分为 L
‑
乳酸(左旋性)、D
‑
乳酸(右旋性)和消旋乳酸。乳酸是一种多用 途的有机酸，可广泛应用于食品、医药、化工、印染等领域。其中， 最重要、最广泛的工业应用是作为聚乳酸合成的单体。聚乳酸具有良 好的生物可降解性和生物相容性，不仅在当今石油资源日益短缺的情 况下很有希望成为石油基塑料的替代品，也被产业界认为一种最有发 展前途的新型医学材料。因此光学纯L
‑
乳酸的生产有着重要的意义。
[0003]乳酸的生产方法主要有微生物发酵法、化学合成法和酶催化法。 作为大规模生产中最主要的生产方法，微生物发酵法可以用纤维素、 淀粉等可再生资源的水解液作为原料生产乳酸，通过使用不同的菌株 可获得光学纯的L
‑
乳酸、D
‑
乳酸或是两者的混合物，其生产成本低， 产品安全性高，并且环境污染小。凝结芽孢杆菌是一种耐热的可发酵 生产光学纯L
‑
乳酸的微生物，可以实现在较高温度(45～60℃)条 件下的开放式发酵，很大程度上降低发酵过程中污染杂菌的可能性， 保证了终产物的高光学纯度。此外，凝结芽孢杆菌的营养要求低，可 以非常经济地进行大规模的发酵生产。
[0004]目前大规模的乳酸发酵采用分批发酵或连续发酵模式，分批发酵 模式技术要求低、操作简便、产物终浓度高，但在生产过程中发酵罐 的利用率偏低：分批发酵在每次发酵开始前的培养基配制、升温等准 备工作需要占用一定的时间；发酵结束后，发酵液的处理、排放、罐 体的清洗等也会占用较长时间，这都极大降低了发酵罐的利用率，增 加了生产成本。此外，为了配合分批发酵需要不断的进行种子液的制 备，制种过程的原料和能源消耗也会提高生产成本。
[0005]连续发酵方法可以极大的提高发酵罐的利用率，通过直接利用前 一批次中的大量菌体可以持续的进行多个批次的发酵，无需重复进行 种子的制作。同时，采用连续发酵培养工艺生产乳酸时，由于在接种 于新鲜发酵液时的接种量较大，可以使发酵罐中本菌的含量始终保持 较高浓度，从而可使整个发酵系统抵御杂菌污染的能力大大增强，以 至于发酵过程可以采取开放式发酵。
[0006]同时，目前大规模L
‑
乳酸发酵生产工艺在发酵结束时，发酵液 中的残糖指标较高，约为0.5％，较高的残糖在提取时会导致收率下 降，能耗增加，产品理化指标降低等问题。
[0007]因此，本领域技术人员致力于开发一种连续零糖发酵生产L
‑
乳 酸的方法，以简化操作、缩短生产时间、降低生产成本。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种凝结芽孢 杆菌及利用其制备L
‑
乳酸的方法。本专利技术提供的凝结芽孢杆菌可以 以多种物质作为发酵碳源，通过分批发酵方法或连续发酵方法，具有 单批次发酵时间短，总发酵时间长的优点，发酵能力强，可以得到碳 源残余量极低甚至为零的发酵液，发酵液中L
‑
乳酸浓度高，且纯度 极高。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种凝结芽孢杆菌，所述凝结芽孢杆菌 具有如SEQ ID No:1所示核苷酸序列的16s rRNA。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述凝结芽孢杆菌为凝结芽孢 杆菌(Bacillus coagulans)FYLR2，于2020年7月28日保藏于中国 典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏编号为CCTCC M2020371。
[0012]本专利技术提供的凝结芽孢杆菌于2020年7月28日保藏于布达佩斯 条约指定的微生物国际保藏单位：中国典型培养物保藏中心(ChinaCenter for Type Culture Collection)，地址：湖北省武汉市武昌区八一 路299号武汉大学校内；通过16s rRNA基因分析，可知该菌株为凝 结芽孢杆菌。
[0013]本专利技术的所述凝结芽孢杆菌能够利用葡萄糖、核糖、半乳糖、果 糖、甘露糖、α
‑
甲基
‑
D
‑
葡萄糖甙、N
‑
乙酰
‑
葡糖胺、麦芽糖、蜜二糖、 蔗糖、棉子糖、淀粉等作为碳源。
[0014]第二方面，本专利技术提供了第一方面所述的凝结芽孢杆菌在制备 L
‑
乳酸中的应用。
[0015]第三方面，本专利技术提供了一种L
‑
乳酸的制备方法，利用第一方 面所述的凝结芽孢杆菌发酵制备L
‑
乳酸。
[0016]本专利技术所述制备方法为分批发酵方法或连续发酵方法。
[0017]本专利技术提供的所述凝结芽孢杆菌既可以满足分批发酵方式，又可 以满足连续发酵方法。
[0018]本专利技术所述分批发酵方法包括以下步骤：将种子培养液接入发酵 培养基中进行发酵培养，得到含有L
‑
乳酸的发酵液，所述发酵培养 的时间≤36h，优选为20～30h，例如20h、21h、22h、23h、24h， 25h、26h、27h、28h、29h、30h等。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述分批发酵方法包括以下步 骤：
[0020](1)活化第一方面所述的凝结芽孢杆菌；
[0021](2)制备种子培养液；
[0022](3)将种子培养液接入发酵培养基中进行发酵培养，得到含有 L
‑
乳酸的发酵液，所述发酵培养的时间≤36h，优选为20～30h，例 如20h、21h、22h、23h、24h，25h、26h、27h、28h、29h、30 h等。
[0023]利用本专利技术的凝结芽孢杆菌可以实现在20
‑
30小时的较短单罐发 酵周期内的分批发酵，大大节约了发酵时间，并且能够实现在20～30 小时的较短单罐发酵周期内碳源残余量接近0，优选地，碳源残余量 ≤0.02％，更优选地碳源残余量为0％。
[0024]本专利技术所述的“碳源残余量”指的是发酵完成后得到的发酵液中 碳源的含量与发酵液的质量体积比，用“％”表示。
[0025]利用本专利技术提供的分批发酵方法最后得到的发酵液中，碳源残余 量极低甚至为零，提高了L
‑
乳酸的理化指标，其纯度极高，产量也 较高，并且能耗较低。
[0026]在本专利技术所述的发酵培养时间范围内(36h以内，甚至在20～30 h之内)，本专利技术就已经可以实现发酵液中的碳源残余量≤0.02％。
[0027]本专利技术提供的凝结芽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种凝结芽孢杆菌，其特征在于，所述凝结芽孢杆菌具有如SEQ ID No:1所示核苷酸序列的16s rRNA。2.根据权利要求1所述的凝结芽孢杆菌，其特征在于，所述凝结芽孢杆菌为凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)FYLR2，于2020年7月28日保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC)，保藏编号为CCTCC M2020371。3.权利要求1或2所述的凝结芽孢杆菌在制备L
‑
乳酸中的应用。4.一种L
‑
乳酸的制备方法，其特征在于，利用权利要求1或2所述的凝结芽孢杆菌发酵制备L
‑
乳酸。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法为分批发酵方法或连续发酵方法。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述分批发酵方法包括以下步骤：将种子培养液接入发酵培养基中进行发酵培养，得到含有L
‑
乳酸的发酵液，所述发酵培养的时间≤36h，优选为24～30h。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述分批发酵方法包括以下步骤：(1)活化权利要求1或2所述的凝结芽孢杆菌；(2)制备种子培养液；以及(3)将种子培养液接入发酵培养基中进行发酵培养，得到含有L
‑
乳酸的发酵液，所述发酵培养的时间≤36h，优选为24～30h。8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，当培养发酵至碳源残余量接近0停止发酵，优选低于0.02％，更优选为0％。9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述连续发酵方法包括如下步骤：将种子培养液接入发酵培养基中进行连续发酵培养，得到多批次含有L
‑
乳酸的发酵液；在连续发酵中，当前发酵装置中乳酸产量为110～160g/L时，优选120～150g/L时，和/或，葡萄糖浓度为30～90g/L，优选35～80g/L时，取出10～40vol％的发酵液接种到后续的发酵装置中进行后续的连续发酵。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述连续发酵方法包括以下步骤：(1)活化权利要求1或2所述的凝结芽孢杆菌；(2)制备种子培养液；以及(3)将种子培养液接入发酵培养基中进行连续发酵培养，得到多批次含有L
‑
乳酸的发酵液；在连续发酵中，当前发酵装置中乳酸产量为110～160g/L时，优选120～150g/L时，和/或，葡萄糖浓度为30～90g/L...

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣杰，穆晓玲，陈思弘，杨金环，王舒，孟瑶，
申请(专利权)人：安徽丰原生物技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：