[发明专利]一株枯草芽孢杆菌及其在生物催化生产L-乳酸中的应用

说明书

技术领域

本发明属于生物化工领域，涉及一株枯草芽孢杆菌及其在生物催化生产L-乳酸中的 应用。

背景技术

乳酸(Lactic Acid，LA)，又名α-羟基丙酸，分子式为：CH₃CH(OH)COOH，是一种 天然有机酸，为三大有机酸之一。乳酸分子中含有一个不对称碳原子，故具有旋光异构性， 左旋的称为L-乳酸，右旋的称为D-乳酸，两者混合的则称为D，L-乳酸。其中只有L-乳酸 能被人体所吸收和代谢，具有良好的生物活性。随着环保意识的加强，世界对生物可降解 塑料的需求越来越大，由L-乳酸单体加工生产得到的聚合物(聚乳酸)是当前最具有前途 的高分子材料之一，它既具有聚苯乙烯相似的光泽度、透明性和加工性能，又具有良好的 生物降解性能，需求量巨大，刺激了L-乳酸的需求增长。我国的L-乳酸只占乳酸产量的 2～5％，且每年需要进口数万吨优质的L-乳酸，可见该产品的市场发展前景广阔，颇具开 发潜力。

目前乳酸的生产主要有化学合成法和生物发酵法。化学合成法生产乳酸可通过多种途 径进行，其中具有现实意义的是乳腈法。该法是乙醛与氢氰酸经碱性催化剂作用生成乳 腈，再经过酯化，蒸馏后用酸水解制得乳酸。该法副产物较多，产品主要是D，L-乳酸， 需要经过昂贵的化学试剂拆分才能制得具有光学活性的L-乳酸，纯度偏低，环境压力大。

生物发酵法是世界上目前生产乳酸的主流工艺，大多采用玉米、大米、薯干等淀粉质 原料，经过液化，糖化后用微生物发酵制得。工业发酵生产乳酸的菌种目前还主要是乳杆 菌、根霉菌和链霉菌等。对于不同的菌株，其代谢途径和酶系组成也有差异，形成的最终 产物也有所不同。在我国，L-乳酸生产菌种的工业化开发和应用研究还处于起步阶段，传 统发酵所得的产品大多还是外消旋体乳酸。目前，国际上较为先进的L-乳酸生产工艺是 以玉米等谷类为碳源，采用的是细菌(嗜热乳酸杆菌)，采用厌氧高温发酵模式。生物发 酵法生产乳酸较化学合成法而言条件温和，操作安全，但也存在周期长，发酵污水量大， 发酵液中乳酸含量低，杂质多，下游的纯化成本高等问题。

乳酸纯化的方法很多，传统的乳酸分离方法大多采用乳酸钙-酸解工艺。用强酸将乳 酸置换出来，再经活性炭脱色和离子交换纯化，从而得到产品，但该方法的缺点是乳酸钙 结晶颗粒小，结晶过程不易控制，产生大量的废渣废液等。直接蒸馏需要较高的真空度， 否则会使乳酸分解，产品收率下降。酯化法需要对高浓度废水进行处理，生产成本较高且 能耗较大。

发明内容

本发明的目的是为克服以上技术的局限，提供一株新的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)KR2，本发明的另一目的是提供该细菌在生物催化生产L-乳酸中的应用。

本发明的具体实施方式如下：

本发明所涉及的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)KR2(CGMCC No.3242)是本公司 生物化工研究组成员从受腈类化合物污染达15年以上的农药厂土壤中筛选得到。其筛 选方法如下：

从南京第一农药厂污水池不同角度取污泥样100余批，分批富集培养后进行筛选和 鉴定：