[发明专利]一种利用凝结芽孢杆菌制备含羟基羧酸及其盐的发酵培养基及发酵方法

说明书

本发明提供了一种利用凝结芽孢杆菌制备含羟基羧酸及其盐的发酵培养基及发酵方法，所述发酵培养基中含有有机氮源和无机氮源，所述有机氮源和无机氮源的质量比为1:(1‑6)，优选1:(1.3‑2.5)。本发明提供的发酵培养基有效地控制了菌液的OD值，同时通过控制碳源的浓度实现了高转化率，达到了高OD值和高转化率之间的平衡且不会抑制发酵产物的产量，因此，利用本发明提供的发酵培养基制备含羟基羧酸及其盐，生产速率快，转化率高，最后得到的发酵液中产物浓度高，光学纯度高。

技术领域

本发明属于微生物发酵工程技术领域，涉及一种利用凝结芽孢杆菌制备含羟基羧酸及其盐的发酵培养基及发酵方法。

背景技术

乳酸(Lactic Acid)，又名2-羟基丙酸，分子式是C₃H₆O₃，它是一种含有羟基的羧酸，具有多种用途，乳酸及其盐应用于食品、医药、化工等领域。

其中，乳酸钠应用于食品的保鲜、保湿、增香及制药原料，也可作为医药用于解除因腹泻脱水、糖尿病、肾炎等症引起的的酸中毒，也用作调味品，酪蛋白塑料的增塑剂、防冻剂、保湿剂、甘油的代用品、醇类防冻剂的防蚀剂；乳酸钾作为调味剂、乳化剂、吸湿剂、pH调节剂、增香剂、缓冲剂用于果酱、果冻及冰淇淋等；乳酸镁、乳酸钙作为食品添加剂广泛应用于食品、饮料、奶制品、面粉、营养液和制药等；乳酸铵用作饲料添加剂广泛应用于食品、饮料、乳制品、食盐、营养液、药品等。

同时以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物聚乳酸(polylactide,polylacticacid,PLA)是一种新型的生物降解材料。聚乳酸具有良好的机械物理性能、生物相容性、透气性、抗菌性、阻燃性及可降解性，因此可应用于汽车制造领域、纺织领域、一次性用品领域及生物医药领域等。

目前，乳酸生产方法主要有化学合成法、酶转化法和微生物发酵法；作为大规模高效生产的主要方法，微生物发酵法不仅可以利用玉米、木薯等淀粉质物质水解产物，同时也可以利用木质纤维素等可再生能源分解所得到的碳水化合物作为主要原料，生产成本低，反应条件温和。

目前大规模乳酸发酵采用分批发酵，存在设备利用率低、发酵周期长、生产速率低等问题；部分半连续发酵及少数连续发酵模式随着连续发酵批次增加导致光学纯度低，从而影响聚乳酸的生产。同时，微生物生长需要一定的调整期，调整期过长是导致发酵周期长、生产速率低的一个重要因素。发酵液中碳水化合物的浓度过高带来的抑制作用与发酵最终产量的之间协调，高生产速率要求的高OD值与高转化率之间的协调，是微生物发酵生产乳酸及其乳酸盐应用中的一个重要问题。

因此，需要提供一种可以协调OD值和转化率的发酵液以及连续发酵方法以提高乳酸的产量，降低乳酸的生产成本。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用凝结芽孢杆菌制备含羟基羧酸及其盐的发酵培养基及发酵方法，本发明提供的发酵培养基有效地控制了菌液的OD值，同时通过控制碳源的浓度实现了高转化率，达到了高OD值和高转化率之间的平衡且不会抑制发酵产物的产量，因此，利用本发明提供的发酵培养基制备含羟基羧酸及其盐，生产速率快，转化率高，最后得到的发酵液中产物浓度高，光学纯度高。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种利用凝结芽孢杆菌制备含羟基羧酸及其盐的发酵培养基，所述发酵培养基中含有有机氮源和无机氮源，所述有机氮源和无机氮源的质量比为1:(1-6)，例如1:2、1:3、1:4、1:5等，优选1:(1.3-2.5)，例如1:1.5、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.4等。

作为本发明的一种优选技术方案，在所述发酵培养基中，所述有机氮源的浓度为0.2-10g/L，优选0.2-6g/L，最优选4-6.5g/L，例如4.5g/L、5g/L、5.5g/L等，所述无机氮源的浓度为2-30g/L，优选5-15g/L，例如6g/L、8g/L、10g/L、12g/L、14g/L等。