[发明专利]一种提高乳酸化学纯度的发酵方法

说明书

本发明提供了一种提高乳酸化学纯度的发酵方法，所述发酵方法包括以下步骤：1)将菌种活化之后接种到种子培养基中培养，得到种子液；将步骤1)得到的种子液与已灭菌的葡萄糖和已灭菌的培养基混合发酵，在产酸阶段加入乙酰乳酸脱羧酶，最终得到所述乳酸。本发明通过在发酵产酸阶段添加乙酰乳酸脱羧酶，可以降低乳酸发酵液中2‑羟基‑3‑甲基丁酸的含量，提高了乳酸发酵液中乳酸的化学纯度。

技术领域

本发明属于有机酸生产技术领域，具体涉及一种添加乙酰乳酸脱羧酶提高乳酸化学纯度的发酵方法。

背景技术

乳酸(2-羟基丙酸)，是世界三大有机酸(乙酸、柠檬酸和乳酸)之一，被美国食品和药品管理局的认定为“公认安全物质(GRAS)”，广泛地应用在食品、药品和日化中。近些年来，随着白色污染的愈加严重，人们的环保意识越来越强，作为生物可降解塑料的之一的聚乳酸愈加受到人们的重视。作为合成聚乳酸的原料，乳酸要满足高光纯和高化学纯度的要求，乳酸的品质较差会影响整个合成过程中的收率和最终聚乳酸的品质。乳酸的生产方法有两种，一种是化学合成法，一种是微生物合成法。由于乳酸分子中含有一个手型碳原子，因此具有旋光性，可以形成L-乳酸和D-乳酸，一般通过化学合成法得到的乳酸为二者的混合物，乳酸的光纯较低，后分离比较困难，因此目前工业上已经放弃使用化学合成法生产乳酸。目前普遍采用的方法为微生物合成法。

微生物合成法生产得到的乳酸基本可以满足丙交酯对乳酸光纯大于99％的要求，但是在发酵的过程中，微生物产生乳酸也会产生一些其他的副产物如色素、蛋白、醇类、羧酸等。目前普遍采用的发酵液后分离路线为发酵液加入氢氧化钙或氧化钙进行碱解，使用板框过滤掉菌体以后，加入硫酸进行酸化，再使用板框除去硫酸钙，得到的上清经过脱色、纳滤和离子交换，最后经过浓缩和分子蒸馏得到成品乳酸。一些副产物如蛋白、色素、甲酸、乙酸、乙醇和丁二酸等会在分离的过程中被除掉，而一些副产物如2-羟基羧酸类化合物由于与乳酸沸点和分子自由程较为接近，无法在上述的分离过程中得到有效的去除。这些产物的残留在乳酸中会影响到下游丙交酯的合成，进一步的影响聚乳酸的品质。

在乳酸发酵的副产物当中，2-羟基羧酸类化合物中的2-羟基-3-甲基丁酸的含量较高，且在传统的分离路线当中，通过分子蒸馏也难以进行有效的去除，分离效率较低。若是通过多次的分子蒸馏进行去除，乳酸分离过程中的收率则会降低许多。因此最佳的降低2-羟基-3-甲基丁酸的路线应是在发酵的过程中降低2-羟基-3-甲基丁酸的含量，而不是通过在后分离的过程中进行去除。

因此，如何在发酵过程中抑制2-羟基-3-甲基丁酸的生成或降低2-羟基-3-甲基丁酸的含量，从而提高乳酸的化学纯度，成为了亟待解决的问题。

而本申请的发明人通过研究代谢路径，分析和对比2-羟基-3-甲基丁酸与菌种内的代谢中间产物，认为2-羟基-3-甲基丁酸的中间体可能为缬氨酸，因此减少2-羟基-3-甲基丁酸的含量需要减少缬氨酸的产生；并通过外添加酶方法调节缬氨酸的代谢通路，调低缬氨酸代谢当中某些中间体的含量，达到减少缬氨酸产生的目的，从而完成了本发明。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供提高乳酸化学纯度的发酵方法，以降低发酵液中的2-羟基-3-甲基丁酸的浓度，使得乳酸在后处理阶段易于进行分离提纯。

为了达到以上的发明目的，本发明采用如下的技术方案:

一种提高乳酸化学纯度的发酵方法，所述发酵方法包括以下步骤：

1)将菌种活化之后接种到种子培养基中培养，得到种子液；

2)将步骤1)得到的所述种子液与已灭菌的葡萄糖和已灭菌的培养基混合发酵，在产酸阶段加入乙酰乳酸脱羧酶(ALDC)，最终得到所述乳酸。

在一个具体的实施方案中，所述步骤1)中的菌种为大肠杆菌或酿酒酵母。