菊糖芽孢乳桿菌利用麩皮水解液發(fā)酵生產(chǎn)D乳酸

孫駿飛，周 成，何冰芳，吳 斌

(1.南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，江蘇南京211800；2.揚子江藥業(yè)集團(tuán)有限公司，江蘇泰州225321；3.南京工業(yè)大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇南京211800)

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菊糖芽孢乳桿菌利用麩皮水解液發(fā)酵生產(chǎn)D乳酸

孫駿飛1，周 成2，何冰芳3，吳 斌1

(1.南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，江蘇南京211800；2.揚子江藥業(yè)集團(tuán)有限公司，江蘇泰州225321；3.南京工業(yè)大學(xué) 藥學(xué)院，江蘇南京211800)

考察菊糖芽孢乳桿菌YBS1-5利用麩皮的水解液發(fā)酵生產(chǎn)D-乳酸的性能。首先研究了不同蛋白酶對麩皮中蛋白組分的水解效率，優(yōu)選酸性蛋白酶并對其進(jìn)行水解工藝的優(yōu)化，最終其水解液中的含氮量為4.6 g/L，水解效率為85.8%。對酸性蛋白酶的水解液殘渣進(jìn)行稀酸預(yù)處理后，利用纖維素酶對其進(jìn)行酶解。通過批次補料酶解，水解液中的還原糖質(zhì)量濃度達(dá)141.2 g/L，其中葡萄糖質(zhì)量濃度為138.1 g/L、木糖質(zhì)量濃度為1.4 g/L。利用麩皮的蛋白酶水解液和纖維素酶水解液替代葡萄糖和酵母粉發(fā)酵制備D-乳酸。在96 h內(nèi)，D-乳酸產(chǎn)量達(dá)99.5 g/L，生產(chǎn)速率達(dá)1.04 g/(L·h)，轉(zhuǎn)化率89.1%。

D-乳酸；麩皮；菊糖芽孢乳桿菌；碳源；氮源

D-乳酸不僅是多種手性化合物合成的前體，而且在提高聚乳酸材料熱穩(wěn)定性等方面具有重要作用[1]。目前，D-乳酸主要是通過微生物發(fā)酵獲得的。培養(yǎng)基中葡萄糖和酵母膏的成本占整個生產(chǎn)成本的68%左右[2]。因此，很多研究者已經(jīng)開始尋找廉價的原料進(jìn)行D-乳酸的發(fā)酵生產(chǎn)。目前已有利用紙板[2]、米糠[2]、玉米芯[3]和甘蔗汁[3]等作為D-乳酸發(fā)酵的碳源，另外也有利用花生粉[4]、豆粕粉[5]以及棉籽粕[6]作為D-乳酸發(fā)酵的氮源[3-6]，這些方法顯著降低了D-乳酸的生產(chǎn)成本。但使用不同的原料分別作為碳氮源仍存在原材料的供給和運輸成本等問題[2]。如能尋找一種廉價生物質(zhì)作為碳氮源，將進(jìn)一步降低D-乳酸的生產(chǎn)成本。

我國的小麥種植面積巨大，麩皮是小麥的最外層表皮組織，我國每年麩皮產(chǎn)量接近2.0×107t[7]。麩皮含有豐富的蛋白組分，廖福真等[8]利用麩皮作為L-乳酸生產(chǎn)的氮源，發(fā)酵液中乳酸質(zhì)量濃度達(dá)116.31 g/L。Favaro等[9]利用麩皮作為碳源制備乙醇，最終糖和乙醇的轉(zhuǎn)化率達(dá)95%。然而，目前還未有同時利用麩皮作為碳源和氮源制備D-乳酸的報道。

在前期工作中，筆者所在課題組選育獲得一株菊糖芽孢乳桿菌突變株YBS1-5，其以葡萄糖和酵母粉作為碳氮源，發(fā)酵制備D-乳酸的產(chǎn)量達(dá)到125.3 g/L[3]。本研究中，筆者分別利用蛋白酶和纖維素酶對麩皮進(jìn)行水解，考察菌株YBS1-5利用水解液作為碳氮源發(fā)酵制備D-乳酸的性能，以期為D-乳酸的低成本和高效制備提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種

菊糖芽孢乳桿菌YBS1-5(CCTCC M 2012516)，由實驗室成員自行誘變選育獲得(專利申請?zhí)枺?01310414127.3)。

1.1.2 培養(yǎng)基

平板培養(yǎng)基(g/L)：葡萄糖2，酵母粉1，蛋白胨2，KH2PO42，無水乙酸鈉2，MgSO40.2。

種子培養(yǎng)基(g/L)：葡萄糖 20，酵母粉 1，蛋白胨 2，MgSO40.2，麩皮 2，CaCO314。

基礎(chǔ)發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L)：葡萄糖 150，酵母粉 5， MgSO40.5，CaCO390。

以上培養(yǎng)基pH都為7.0。

1.2 方法

1.2.1 蛋白酶水解性能的考察及其水解條件的優(yōu)化

將木瓜蛋白酶、酸性蛋白酶、堿性蛋白酶以及中性蛋白酶(均購自于江蘇銳陽生物科技有限公司)按操作手冊上的條件和用量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的底物酶解6 h，測定水解液中的含氮量。在優(yōu)選蛋白酶的基礎(chǔ)上，分別在質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%、17%和20%底物濃度下酶解6 h，測定水解液的含氮量和氮回收率。進(jìn)而在最優(yōu)條件下，考察蛋白酶的水解進(jìn)程曲線，研究水解時間對麩皮酶解效率的影響。

1.2.2 纖維素酶水解條件優(yōu)化

1)麩皮的蛋白酶水解殘渣的稀酸預(yù)處理。把烘干的蛋白酶水解液殘渣按質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的底物濃度，利用2%的H2SO4進(jìn)行高溫(125 ℃)處理150 min，待處理完成后利用蒸餾水清洗至中性烘干備用。

2)纖維素酶水解條件的優(yōu)化。分別按質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%、10%、15%和20%的底物濃度和10 FPU/g麩皮干質(zhì)量的纖維酶添加量進(jìn)行酶解72 h，測定水解液中的還原糖濃度。在最佳底物濃度的條件下，分別添加5、10、15、20和25 FPU/g麩皮殘渣的纖維素酶，考察不同的酶添加量對酶解效率的影響。批次補料酶解的初始底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，纖維素酶添加量為20 FPU/g麩皮殘渣，酶解12 h后分別利用兩種方式進(jìn)行補料水解：①一次性補加10%的底物及其相應(yīng)的纖維素酶；②補加5%的底物及相應(yīng)的纖維素酶，水解24 h后再補加5%的底物及相應(yīng)的纖維素酶。兩組的最終底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)都為20%，測定兩種方式下酶解液中的還原糖濃度。

1.2.3 利用水解液進(jìn)行D-乳酸發(fā)酵

利用纖維素酶水解液和蛋白酶水解液替代發(fā)酵培養(yǎng)基中的葡萄糖和酵母粉進(jìn)行D-乳酸的發(fā)酵實驗。培養(yǎng)溫度37 ℃，轉(zhuǎn)速100 r/min。進(jìn)行定期取樣，測定發(fā)酵液中的殘?zhí)呛亢虳-乳酸含量。

1.2.4 分析方法

1)麩皮組分的測定。根據(jù)國標(biāo)GB 5009.9—2008測定麩皮中淀粉含量，根據(jù)國標(biāo)GB/T 5009.5—2003測定麩皮中脂肪含量，根據(jù)NREL法測定麩皮中面的纖維素、半纖維素以及木質(zhì)素的含量，根據(jù)國標(biāo)GB 50095—2010測定麩皮中蛋白質(zhì)含量，根據(jù)國標(biāo)GB 5009.4—2010測定麩皮中灰分含量[10]。

2)D-乳酸的定量分析。本研究中產(chǎn)物的光學(xué)純度采用高效液相色譜手性法(HPLC)進(jìn)行檢測：手性柱Sumichiral CA 5000(Sumika Chemical Analysis Service，Japan)，柱溫35 ℃，流動相1 mmol/L CuSO4溶液，流速1.0 mL/min，檢測波長254 nm(UV)。

3)葡萄糖的檢測。發(fā)酵液中的葡萄糖濃度由山東省科學(xué)院生物研究所生產(chǎn)的SBA生物傳感分析儀進(jìn)行測定。

4)酶解液含氮量的測定。本實驗中酶解液的含氮量由濟(jì)南海能公司生產(chǎn)的K9860型凱氏定氮儀測定。

5)纖維素酶酶活的測定。分別利用濾紙和4-硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷為底物測定纖維素酶的濾紙酶活和β-葡萄糖苷酶酶活。經(jīng)測定，纖維素酶的濾紙酶活為343 U/g，β-葡萄糖苷酶酶活為318 U/g。

6)糠醛、5-羥甲基糠醛的測定。采用Chromasil C18(Allteck)的色譜柱，20%的甲醇作為流動相，流速設(shè)定為1 mL/min，在284 nm的波長下進(jìn)行檢測，柱溫為30 ℃。

7)總酚含量的測定。按照文獻(xiàn)[11]所述，將1 mL的樣品加到2.5 mL福林-酚試劑和4 mL 12% Na2CO3溶液中，在45 ℃反應(yīng)1.5 h，反應(yīng)終止后利用分光光度計在756 nm處測定其吸光值，以香草醛為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 麩皮組分的測定

本研究首先測定麩皮的組成成分，結(jié)果表明麩皮中蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到19.7%(表1)，含氮量較為豐富，而在前期研究過程中發(fā)現(xiàn)菊糖芽孢乳桿菌YBS1-5對氮源等營養(yǎng)物質(zhì)需求較少[3]，其最佳的酵母粉添加量為5 g/L，麩皮中的蛋白含量完全能夠滿足D-乳酸發(fā)酵生產(chǎn)的需求。

表1 小麥麩皮的組成

2.2 蛋白酶水解條件的優(yōu)化

2.2.1 蛋白酶種類的選擇

目前，廉價廢棄物的蛋白質(zhì)水解可分為酸水解和酶水解兩種方法，而酶水解對材料中營養(yǎng)物質(zhì)的破壞較少，是目前較為常用的方法[4]。按照操作手冊的添加量和水解條件，研究不同蛋白酶對麩皮的酶解(表2)，考察蛋白酶種類對水解效率的影響，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知：堿性蛋白酶和酸性蛋白酶水解效率較高，分別為57.1%和51.5%。所以初步選取堿性蛋白酶和酸性蛋白酶，進(jìn)一步優(yōu)化其水解工藝。不同的原材料水解時所選用的蛋白酶也有所差異。王文高等[12]利用中性蛋白酶、堿性蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶等3種蛋白酶對大米中的蛋白質(zhì)進(jìn)行水解，最終選用堿性蛋白酶水解酶類，水解效率能夠達(dá)到75%。歐克勤等[13]利用風(fēng)味蛋白酶、中性蛋白酶以及堿性蛋白酶對米糠中的蛋白質(zhì)進(jìn)行溶解性實驗，結(jié)果表明中性蛋白酶對于米糠中的溶解性最為明顯(達(dá)56%)[13]。

表2 蛋白酶的參數(shù)

圖1 蛋白酶對麩皮水解效率的影響Fig.1 Effects of protease on wheat bran hydrolysis efficiency

2.2.2 底物麩皮的濃度對蛋白酶水解效率的影響

考察不同的底物濃度對蛋白酶水解效率的影響，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知：在底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的條件下，酸性蛋白酶和堿性蛋白酶水解液中的含氮量分別為4.04和3.99 g/L，氮回收率為85.4%和84.3%。當(dāng)?shù)孜镔|(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到17%時，兩種蛋白酶水解液中的含氮量分別為4.53和4.36 g/L，有較大提升，其氮回收率為84.5%和81.3%，略微下降。而進(jìn)一步增加麩皮濃度，則水解液中的含氮量和氮回收率都有明顯下降。此外，在最佳的底物濃度下，酸性蛋白酶的效率要高于堿性蛋白酶。因此，選擇酸性蛋白酶按質(zhì)量分?jǐn)?shù)17%的底物濃度進(jìn)行酶解。

圖2 不同底物濃度對蛋白酶水解效率的影響Fig.2 Effects of different substrate concentration on hydrolysis efficiency by acid protease

2.2.3 酸性蛋白酶水解時間的選擇

考察酸性蛋白酶水解時間對其水解效率的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可以發(fā)現(xiàn)：酸性蛋白酶在前8 h內(nèi)酶解效率較高，氮回收率較高，隨著時間的延長，酶解液中的氮回收率和氮濃度在8 h之后增長緩慢，所以最終選取的最適酶解時間是8 h。酸性蛋白酶水解液中氮的質(zhì)量濃度可達(dá)到4.6 g/L，氮回收率能夠達(dá)到85.8%。

圖3 水解時間對酸性蛋白酶水解效率的影響Fig.3 Effects of hydrolysis time on hydrolysis efficiency by protease

徐忠等[14]利用木瓜蛋白酶提取麩皮中的蛋白質(zhì)成分，水解6 h后最終的提取率能夠達(dá)到44.34%。隋明等[15]通過中性蛋白酶去除小麥麩皮中的蛋白質(zhì)，水解1 h后，蛋白質(zhì)殘留為8.47%。

2.2.4 利用酸性蛋白酶水解液進(jìn)行發(fā)酵實驗

由于酵母粉中的氮含量為10%左右，若要代替發(fā)酵培養(yǎng)基中的酵母粉(5 g/L)，每升發(fā)酵培養(yǎng)基需添加酸性蛋白酶水解液110 mL。分別以酵母粉和水解液為氮源進(jìn)行菌株YBS1-5的發(fā)酵研究，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知：在初始糖為150 g/L時，經(jīng)過84 h的發(fā)酵后，其發(fā)酵液中的乳酸質(zhì)量濃度分別達(dá)121.3和114.2 g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為90.1%和89.1%，產(chǎn)酸速率為1.44和1.35 g/(L·h)。這表明酸性蛋白酶的水解液可用于替代酵母粉，作為菌株YBS1-5發(fā)酵的氮源。John等[16]使用蛋白酶處理后的麩皮水解液進(jìn)行L-乳酸的生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)該種方法可以使酵母提取物的使用量降低到原來的1/10。

圖4 酸性蛋白酶水解液發(fā)酵實驗結(jié)果Fig.4 Fermentation experiment results of with wheat bran hydrolysate by acid protease

2.3 纖維素酶水解條件的優(yōu)化

由于木質(zhì)纖維素材料的結(jié)晶度高，為提高酶解效率需要對其進(jìn)行預(yù)處理，而稀酸法是目前比較常用的預(yù)處理方法[17]。本研究利用該技術(shù)對麩皮蛋白酶處理殘渣進(jìn)行預(yù)處理，獲得的固體殘渣組分如表3所示，由表3可知：經(jīng)過稀酸處理后，麩皮殘渣中的半纖維素含量大幅下降，而纖維素和木質(zhì)素含量有所增加。

表3 麩皮殘渣中的各組分含量

2.3.1 底物濃度對纖維素酶水解效率的影響

考察底物濃度對纖維素酶水解效率的影響，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知：在5%的底物濃度下，其水解液中水解效率最高達(dá)到76.1%，但是酶解液中還原糖質(zhì)量濃度為33.1 g/L;當(dāng)?shù)孜镔|(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到15%時，其酶解液中的還原糖質(zhì)量濃度達(dá)到最高，為93.2 g/L，轉(zhuǎn)化率為71.3%；隨后，當(dāng)?shù)孜镔|(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，其酶解液還原糖濃度和轉(zhuǎn)化率都有大幅下降。通過對酶解液中的還原糖濃度和酶解效率綜合考慮，最終選取15%的底物濃度作為纖維素酶的酶解底物濃度。

圖5 底物濃度對還原糖濃度和轉(zhuǎn)化率的影響Fig.5 Effects of substrate concentration on reducing sugar concentration and conversion rate

2.3.2 纖維素酶添加量的優(yōu)化

進(jìn)一步考察不同纖維素酶添加量對纖維素酶水解效率的影響，結(jié)果如圖6所示。由圖6可知：隨著纖維素酶添加量的增加，酶解液中的還原糖濃度逐步提高，但是當(dāng)加酶量達(dá)到20 FPU/g麩皮殘渣時，水解液還原糖質(zhì)量濃度為114.6 g/L，轉(zhuǎn)化率可達(dá)87.1%，而后進(jìn)一步增加酶量，酶解效率提升較少。綜合考慮，選擇20 FPU/g麩皮殘渣為最終的加酶量。

圖6 加酶量對還原糖濃度和轉(zhuǎn)化率的影響Fig.6 Effects of enzyme dosage on reducing sugar concentration and conversion rate

2.3.3 纖維素酶酶解時間的優(yōu)化

考察酶解時間對纖維素酶酶解效率的影響，結(jié)果見圖7。由圖7可知：在初始的12 h內(nèi)，還原糖濃度增加較快；隨著時間的延長，酶解液糖濃度和轉(zhuǎn)化率的增加量逐漸減少，達(dá)到48 h后，酶解液中還原糖質(zhì)量濃度為109.6 g/L，纖維素轉(zhuǎn)化率達(dá)83.4%。而進(jìn)一步增加酶解時間還原糖濃度基本不變，因此選擇48 h作為酶解時間。

圖7 酶解時間對酶解效率的影響Fig.7 Effects of time on enzymatic hydrolysis efficiency

2.3.4 纖維素酶酶解過程分批補料的研究

由于單批次的纖維素酶水解液中最終的還原糖濃度只能達(dá)到109.6 g/L，與D-乳酸發(fā)酵常用的發(fā)酵糖質(zhì)量濃度(150 g/L)相差較大。許多研究已報道，通過分批補料的方式進(jìn)行纖維素的酶解，不僅有利于底物和纖維素酶的充分接觸，而且在水解液中殘留的纖維素酶也得到了良好的利用，克服了高底物濃度所存在的問題[18-19]。因而利用分批補料方式來提高水解液中的糖濃度。通過酶解進(jìn)程曲線發(fā)現(xiàn)在整個酶解過程的前12 h內(nèi)，纖維素酶的酶解效率能夠達(dá)到總效率的60%?？疾靸煞N補料方式酶解液中還原糖濃度和纖維素酶水解效率的影響，結(jié)果如圖8所示。由圖8可以發(fā)現(xiàn)：通過一次補料的方式能夠使得纖維素酶水解液中的還原糖質(zhì)量濃度得到大幅提升(129.4 g/L)，但要低于兩次補加的方式(141.2 g/L)，兩次補加的方式中，葡萄糖濃度接近于D-乳酸發(fā)酵的初始糖濃度。

圖8 不同補料方式對糖濃度和轉(zhuǎn)化率變化的影響Fig.8 Effects of different fed-batch on reducing sugar concentration and conversion rate

2.4 利用麩皮的蛋白酶水解液和纖維素酶水解液發(fā)酵制備D-乳酸

利用纖維素酶水解液和蛋白酶水解液替代酵母粉和葡萄糖進(jìn)行D-乳酸的發(fā)酵實驗，結(jié)果如圖9所示。在纖維素酶的水解液中添加蛋白酶水解液后，經(jīng)測定，最終培養(yǎng)基葡萄糖質(zhì)量濃度達(dá)122.8 g/L。通過圖9可以發(fā)現(xiàn)：在122.8 g/L的初始葡萄糖濃度下，經(jīng)過96 h發(fā)酵，發(fā)酵液中D-乳酸質(zhì)量濃度為99.5 g/L，轉(zhuǎn)化率為89.1%，產(chǎn)酸速率為1.04 g/(L·h)，由于在菊糖芽孢乳桿菌YBS1-5中無代謝木糖的關(guān)鍵酶，所以在該發(fā)酵液中的木糖無法利用，其濃度保持不變。而該菌通過利用初始糖質(zhì)量濃度為124.7 g/L的葡萄糖酵母粉培養(yǎng)基，發(fā)酵84 h后，發(fā)酵液中乳酸質(zhì)量濃度可達(dá)104.1 g/L，轉(zhuǎn)化率為90.9%，產(chǎn)酸速率可達(dá)1.24 g/(L·h)。結(jié)果表明，利用麩皮作為原料的D-乳酸產(chǎn)量接近利用葡萄糖和酵母粉的產(chǎn)量，但發(fā)酵時間較長。木質(zhì)纖維素在稀酸預(yù)處理過程中會產(chǎn)生糠醛、5-羥甲基糠醛、酚類等多種發(fā)酵抑制物[20]，筆者進(jìn)一步檢測了麩皮發(fā)酵培養(yǎng)基中各抑制物的濃度，發(fā)現(xiàn)糠醛和5-羥甲基糠醛的濃度基本檢測不到，而總酚類物質(zhì)的質(zhì)量濃度為0.23 g/L，總酚類物質(zhì)可能是菌株YBS1-5發(fā)酵時間延長的主要因素。

圖9 D-乳酸發(fā)酵的進(jìn)程曲線Fig.9 Fermentation process of hydrolyzate

2.5 D-乳酸生產(chǎn)過程的物料衡算

目前，D-乳酸的生產(chǎn)主要是利用葡萄糖和酵母粉作為碳氮源進(jìn)行生產(chǎn)的，本研究利用麩皮作為碳氮源發(fā)酵生產(chǎn)D-乳酸。兩種發(fā)酵原料成本的初步核算如表4所示。由表4可知：以麩皮為原料的價格低于葡萄糖和酵母粉，該技術(shù)還實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)廢棄物資源的再利用，具有良好的經(jīng)濟(jì)價值。此外，隨著纖維素酶產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，該工藝的原料成本將進(jìn)一步下降。

表4 生產(chǎn)1 t乳酸的碳氮源成本比較

3 結(jié)論

利用蛋白酶和纖維素酶對小麥麩皮進(jìn)行處理，蛋白酶水解條件：酸性蛋白酶、質(zhì)量分?jǐn)?shù)17%的底物、酶解8 h，最終的酶解液含氮量可達(dá)4.6 g/L，水解效率為85.8%。纖維素酶水解條件：經(jīng)兩次分批補料，總底物質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)20%，纖維素酶添加量為20 FPU/g、酶解時間72 h，酶解液還原糖質(zhì)量濃度達(dá)141.2 g/L，其中葡萄糖質(zhì)量濃度可達(dá)138.1 g/L，木糖質(zhì)量濃度為1.4 g/L。最終通過纖維素酶水解液和蛋白酶水解液代替葡萄糖和酵母粉進(jìn)行D-乳酸發(fā)酵，經(jīng)過96 h后，發(fā)酵液D-乳酸質(zhì)量濃度達(dá)99.5 g/L，轉(zhuǎn)化率為89.1%，產(chǎn)酸速率達(dá)1.04 g/(L·h)，最終通過物料衡算發(fā)現(xiàn)，每生產(chǎn)1 t乳酸可節(jié)約資金2 690元。本研究以麩皮的蛋白酶水解液和纖維素酶水解液為碳氮源，利用菊糖芽孢乳桿菌YBS1-5發(fā)酵制備D-乳酸，為廉價農(nóng)業(yè)廢棄物發(fā)酵制備D-乳酸的深入研究提供了基礎(chǔ)，極大地降低了原材料的成本。

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(責(zé)任編輯 管珺)

D-lactic acid fermentation using hydrolysate of wheat bran bySporolactobacillusinulinus

SUN Junfei1,ZHOU Cheng2,HE Bingfang3,WU Bin1

(1.College of Biotechnology and Pharmaceutical Engineering,Nanjing Tech University,Nanjing 211800,China；2.Yangtze River Pharmaceutical Group,Taizhou 225321,China;3.College of Pharmacy,Nanjing Tech University,Nanjing 211800,China)

The performance of D-lactic acid fermentation using hydrolysate of wheat bran bySporolactobacillusinulinusYBS1-5 was investigated. Considering the differences of hydrolysis efficiency by different protease of wheat bran, we setected acid protease and optimized the hydrolysis condition.The nitrogen concentration of hydrolysate was 4.6 g/L and the hydrolysis efficiency was 85.8%.Using cellulase to hydrolyze wheat bran that was pretreated by diluted acid.By the optimal fed-batch, the reducing sugar concentration in the hydrolysate was 141.2 g/L,glucose concentration was 138.1 g/L and xylose concentration was 1.4 g/L.We used the hydrolysate as carbon source and nitrogen source to produce D-lactic acid.After 96 h fermentation,the concentration of D-lactic acid was 99.5 g/L,the rate of production was 1.04 g/(L·h) and the conversion ratio was 89.1%.

D-lactic; wheat bran;Sporolactobacillusinulinus; carbon source; nitrogen source

10.3969/j.issn.1672-3678.2017.01.001

2016-04-19

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)(2011CB707405)；江蘇省自然科學(xué)基金(BK201411456)

孫駿飛(1990—)，男，河北滄州人，研究方向：生物化工；吳 斌(聯(lián)系人)，副研究員，E-mail:wubin1977@njtech.edu.cn

Q815

A

1672-3678(2017)01-0001-07