木质纤维素酸解副产物对于D-乳酸生产菌Sporolactobacillus.sp Y2-8发酵的影响及其抑制机理的研究

来源 :南京工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xxxxx20090818
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D-乳酸不仅是多种手性物质的合成前体,而且在提高聚乳酸材料的热稳定性方面具有重要作用。目前,主要以葡萄糖为碳源利用微生物发酵制备D-乳酸,木质纤维素价格低廉且来源广泛,若以木质纤维素类原料代替葡萄糖作为碳源发酵生产D-乳酸,对于降低D-乳酸的生产成本具有重要意义。为了实现木质纤维素高效生物转化产D-乳酸,需要实现芽孢乳杆菌对于木质纤维素降解液的利用,而降解液的利用涉及到木质纤维素水解液中抑制因子对于菌株Y2-8的影响。本文首先主要探讨了D-乳酸生产菌株Y2-8对于玉米芯纤维素酶解液的发酵利用情况,然后考察了木质纤维素降解液中典型抑制因子对于菌株Y2-8生长及发酵的影响,并对这些抑制因子的抑制机理进行了初步研究。主要研究结果如下:  (1)研究了菌株Y2-8发酵利用玉米芯纤维素酶解液的情况。首先对玉米芯纤维素酶解液的总糖进行了检测,总糖浓度为187.6 g/L,将浓缩液稀释1.25倍使总糖浓度为150 g/L进行发酵,发酵结果表明:酶解液的D-乳酸产量仅为对照的58%,且酶解液的葡萄糖转化率比对照要低,此结果表明,酶解液中存在着对菌株生长及发酵存在着不利影响的抑制物。因此对酶解液的抑制物成分进行了分析,结果表明,相关木质纤维素副产物糠醛和5-羟甲基糠醛的含量比较低,酚类含量约为0.47 g/L,乙酸盐含量为1.04 g/L。  (2)考察了6种典型木质纤维素降解副产物对菌株Y2-8生长及发酵的影响。实验结果表明:酚类物质抑制作用最强烈,0.25 g/L的丁香醛已经完全抑制了菌体的生长和D-乳酸的发酵;苯酚和香草酸在低浓度(≤1.0 g/L)时抑制作用较小,但浓度达到3g/L时对D-乳酸产量的抑制率分别为99%和70%。3g/L糠醛和5-羟甲基糠醛对产物的抑制率分别为60%与20%,抑制作用小于酚类。乙酸根的影响最小,10g/L的乙酸钠对菌体的生长和发酵几乎无抑制作用。当抑制物混合时,存在着协同作用,抑制作用更强烈。  (3)考察了上面的5种抑制因子对于菌株细胞膜Mg2+渗透性及部分糖酵解代谢关键酶酶活的影响。结果表明:糠醛和5-羟甲基糠醛对于细胞膜没有影响,但是当两者的浓度都超过1.0 g/L时,对于2种代谢关键酶的酶活抑制明显,因此糠醛和5-羟甲基糠醛主要影响了细胞的代谢过程;苯酚和香草酸在浓度大于1.0g/L时,不仅对细胞膜存在着破坏作用,而且抑制了细胞的代谢;丁香醛在低浓度时对细胞膜影响不明显,但是明显抑制了2种关键酶酶活,因此其抑制机理主要是在低浓度时抑制了细胞代谢。  综上所述,木质纤维素降解液中存在着对菌株生长及发酵抑制作用的抑制因子,典型的抑制因子对菌株的影响不同,且这些抑制因子的抑制机理主要是抑制了细胞的代谢过程。
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