利用木糖产乳酸酵母菌的筛选及培养条件优化

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摘要：从实验室保存的酵母菌中筛选出能够利用木糖发酵产L-乳酸的菌株，并采用单因素试验粗略的分析其较优的培养条件。初步确定为摇床转速180r/min、温度32℃、250ml摇瓶装液50ml、接种量12%。54932

毕业论文关键词：酵母菌、筛选、木糖、L-乳酸、优化

Abstract：From yeast extract can be preserved in our laboratory, use of xylose fermentation strains of L - lactic acid production, and USES the single factor experiment rough analysis of the optimal culture conditions. Initially identified as table speed 180 r/min, temperature 32 ℃, 50 ml 250 ml shake bottled liquid, quantity of 12%.

Keywords：Yeast, screening, xylose, L - lactic acid, optimization

1 前言 6

2 材料与方法 6

2.1 菌种与培养基 7

2.2 指标检测方法 7

2.2.1 L-乳酸产量的测定 7

2.2.2 发酵液中残糖含量的测定 7

2.2.3 生物量的测定 7

2.3 酵母菌筛选 7

2.4 培养条件优化 7

3 结果与分析 8

3.1 摇床转速的影响 8

3.2 温度的影响 8

3.3 装液量的影响 9

3.4 接种量的影响 10

结论 11

参考文献 12

致谢 14

1 前言

1780年，乳酸首次被人们发现。这种古老而重要的有机酸，现今已广泛应用于食品、医药、农业和化工等各个方面[5]。当前，L-乳酸也可以作为原料大规模地应用于氧化化学品、可生物降解塑料、绿色化学品和溶剂，以及植物生长调节剂等方面[7]。聚乳酸(PLA)是一种可降解的高分子材料，它是由L-乳酸经过聚合生成的，具有无毒、无刺激性、强度高、可塑性好、生物相容性优良等特点[4]，可以用来制造生物可降解塑料、绿色包装材料和药用修复材料等。如果聚乳酸能够广泛应用的话将对解决越来越严重的“白色污染”问题有很大帮助，应用前景十分广阔，并且具有较好的经济效益和社会效益。因此，无论国内国外都对L-乳酸的生产研究非常重视。源'自:751`!论~文'网www.751com.cn

目前,乳酸发酵生产的最大原料来源是淀粉等粮食作物[1]。但使用粮食作物生产乳酸会大量消耗粮食资源,而且会使的乳酸成本居高不下,从而对于聚乳酸在环保领域的应用产生很大限制[1]。如果利用植物纤维为原料发酵生产乳酸,不但可以降低乳酸的生产成本，而且可以使粮食紧缺局势得到缓解[8]。木质纤维素经过各种处理后，可以得到C源充足的水解液（主要由葡萄糖和木糖组成）。葡萄糖作为一种基本C源可以被绝大多数的微生物所利用，然而却只有很少一部分天然微生物能有效利用木糖并将其高效代谢为经济适用的产品[13]。为了能充分利用木质纤维素酸水解液或酶水解液中的C源，微生物不仅要能高效利用葡萄糖而且还要求能高效利用木糖[13]。

目前自然界存在着的包括细菌、酵母菌和丝状真菌（主要为米根霉）等某些能够利用木糖的天然微生物[3]。

天然微生物中能够利用木糖酵母菌发酵产乳酸的代谢途径，首先是利用依赖NADPH的木糖还原酶（Xylose reductase，XR）作用将木糖还原得到木糖醇，然后由依赖NAD+的木糖醇脱氢酶（Xylitol Dehydrogenase，XDH）作用将木糖醇氧化为木酮糖，接着通过木酮糖激酶（Xylulokinase）磷酸化形成5-磷酸木酮糖，然后便进入磷酸戊糖途径（Pentose Phosphate Pathway，PPP）[3]。磷酸戊糖途径的中间产物6-磷酸葡萄糖及3-磷酸甘油醛通过酵解途径形成丙酮酸，丙酮酸再经L-乳酸脱氢酶以NADH为辅酶还原为L-乳酸。酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）因为缺乏使木糖转化为木酮糖的酶，所以无法利用木糖，但是木糖的异构体—木酮糖却可以被利用[3]。在酿酒酵母菌中木酮糖也是先磷酸化形成5-磷酸木酮糖，进入PPP途径，经酵解形成乳酸[3]。