【摘 要】
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乳酸是重要的工业化学品之一,广泛应用于食品、饲料、化妆品等行业。乳酸单体也是合成生物可降解和生物相容聚乳酸的核心原材料,决定了聚乳酸产业的健康发展。乳酸单体的生产皆采用生物发酵法,淀粉和糖质原料是目前最主要的生产原料。随着该产业的发展,找寻新型大宗廉价可再生原料,是引导该产业未来规模化发展的重要前提。已知木质纤维素是世界上最为丰富的可再生生物质资源之一,研究其作为乳酸单体生产原料的可行性,需要在原
【基金项目】
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国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项2018YFE0100400
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乳酸是重要的工业化学品之一,广泛应用于食品、饲料、化妆品等行业。乳酸单体也是合成生物可降解和生物相容聚乳酸的核心原材料,决定了聚乳酸产业的健康发展。乳酸单体的生产皆采用生物发酵法,淀粉和糖质原料是目前最主要的生产原料。随着该产业的发展,找寻新型大宗廉价可再生原料,是引导该产业未来规模化发展的重要前提。已知木质纤维素是世界上最为丰富的可再生生物质资源之一,研究其作为乳酸单体生产原料的可行性,需要在原料预处理、糖化、发酵技术、生产菌种、单体分离纯化、副产物综合利用等方面进行深入研究并取得技术突破。为此,本论文以甘蔗渣为原料,研究其应用于乳酸单体发酵生产原料的可行性,重点就甘蔗渣糖化与乳酸单体发酵工艺进行研究。主要研究结果如下:（1）已有乳酸单体生产菌种具有代谢木糖生产乳酸单体的能力以前期选育获得的L-乳酸单体生产代谢大肠杆菌090B为生产菌株,进行代谢木糖或木糖和葡萄糖混合糖生产L-乳酸试验,结果显示,菌株090B具有代谢木糖或木糖和葡萄糖混合糖生产L-乳酸的能力,L-乳酸生成速率分别为0.950 g/（L·h）和1.563g/（L·h）,糖酸转化率分别为85.50%和83.35%。（2）甘蔗渣为原料生产L-乳酸发酵生产工艺的建立以甘蔗渣为原料,考察了先糖化后发酵和同步糖化发酵生产L-乳酸的发酵生产工艺,在5 L发酵罐中进行。先糖化后发酵的工艺条件为:接种量为10%,好氧生长时间为8 h,发酵结束时L-乳酸产量为44 g/L,产率为0.830 g/（L·h）,甘蔗渣到L-乳酸的转化率为44%。同步糖化发酵的工艺条件为:甘蔗渣预处理液10%,接种量为15%,水解酶添加量为30000 U/g甘蔗渣,好氧生长时间为6 h,初始p H控制为6.5;发酵结束时L-乳酸产量为55 g/L,L-乳酸产率为1.122 g/（L·h）,甘蔗渣到L-乳酸的转化率为55%。同步糖化发酵较先糖化后发酵的L-乳酸产量、L-乳酸产率和甘蔗渣到L-乳酸转化率分别提高了25.0%、35.2%和25.0%。同步糖化发酵工艺有利于以甘蔗渣为原料进行乳酸单体的生产。（3）提高底物浓度对同步糖化发酵生产L-乳酸的影响以不同浓度的甘蔗渣预处理液为原料,采用同步糖化发酵工艺,在5 L发酵罐中进行发酵产L-乳酸的研究。当甘蔗渣浓度提高到15%时,L-乳酸产量为84 g/L,L-乳酸产率为1.732 g/（L·h）,甘蔗渣到L-乳酸的转化率为56%。进一步提高甘蔗渣起始浓度,L-乳酸产量和产率皆有所降低,主要原因是未糖化的甘蔗渣明显影响发酵过程传质效率。
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