摘要
乳酸是世界上公认的三大有机酸之一，具有广阔的应用前景。随着乳酸及其衍生物需求量的不断增长，生产乳酸的原料和方法也越来越受到人们的重视。木质纤维素是地球上最多也是最廉价的可再生资源，用木质纤维原料替代粮食资源生产乳酸具有降低原料成本、缓解粮食危机和减少环境污染等重要意义。本实验室紫外诱变戊糖乳杆菌ATCC8041，并筛选获得一株高产乳酸突变株LacticUVC-02，本研究对诱变菌LacticUVC-02利用杨木发酵乳酸的工艺条件进行了优化，获得主要结果如下: (1)戊糖乳杆菌突变株LacticUVC-02分步糖化发酵产乳酸的培养基及发酵条件的优化。首先通过单因素实验研究了接种量、转速、不同添加剂、添加剂浓度、不同磷源、磷源添加量、不同氮源、氮源添加量、CaCO3的添加方式等9个因素对乳酸产量的影响。利用Plackett-Burman设计对影响乳酸发酵的5个因素进行了全面分析，结果表明牛肉膏、吐温-20和KH2PO4是影响乳酸产量的主要因子，三者在大于95％的概率水平上差异显著。后通过响应面实验设计得出培养基和培养条件的最佳组合为:牛肉膏质量浓度为16.59g/L，吐温-20质量浓度为2.18g/L，KH2PO4质量浓度为8.07g/L，接种量为10％，转速为120r/min，每隔12h添加5g的CaCO3。通过优化，乳酸产量达到32.56g/L，与预测值拟合较好; (2)通过正交实验，得出影响同步糖化发酵法生产乳酸的四个因素，其影响主次顺序为:温度＞初始pH＞酶添加量＞接种量;得出的最佳发酵条件为:温度45℃，初始pH5.8，接种量8％，酶添加量15FPU/g，酶的最佳添加方式为发酵前先加入10FPU/g的酶，48h后再添加5FPU/g的酶，最佳接入菌种时间为酶解12h时，通过对同步糖化发酵工艺条件的优化，乳酸产量达到17.45g/L; (3)在对摇瓶进行同步糖化发酵优化的基础上用发酵罐进行放大验证，此时乳酸的产量为17.20g/L，通过正交实验对利用发酵罐进行同步糖化发酵乳酸的生产工艺进行了优化，优化后乳酸的产量为21.02g/L，提高了22.21％，为投入到工业生产提供了理论依据。
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