[发明专利]一种生产D－乳酸的方法及其专用芽孢乳杆菌

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产D-乳酸的方法及其专用菌株，特别是涉及一种生产D-乳酸的方法及其专用芽孢乳杆菌。

背景技术

乳酸(Lactic Acid)是一种结构简单的有机酸，作为代谢中间体及代谢产物广泛存在于自然界。由乳酸聚合生成的聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可降解性，可用于生产手术缝合线、生物植片、生物可降解纤维、包装材料和农用薄膜等。乳酸分子中存在一个手性中心，具有旋光性，是一种手性分子。根据旋光性的不同，乳酸可分为L-乳酸、D-乳酸和消旋乳酸。其中，高纯度D-乳酸主要应用于生物可降解塑料、农药除草剂和医药中间体等方面。德国HOECHST公司以光学纯D-乳酸为原料生产的“威霸除草剂”，能防除农田中的禾本科杂草，杀草谱广，使用灵活，能与多种其它除草剂混配，也可与杀虫剂(如敌杀死等)混用，能在甜菜、油菜、亚麻、大豆等作物上施用。德国BASF公司生产的除草剂S-2-氯丙酸是以D-乳酸异丙酯为原料。此外，钙拮抗剂降低药物、皮考啉酸衍生物、二甲基四氯丙酸及氟系除草剂等都需要高纯度D-乳酸作为原料。

生产乳酸的方法主要有化学合成法、酶催化法和发酵法三种。其中，化学法直接合成的乳酸为DL-乳酸，若要得到D-乳酸或L-乳酸则需进行光学拆分，而且合成所用的原料是乙醛和剧毒物氢氰酸，所以合成出的乳酸应用于食品不能被广泛接受，此外其生产成本也较高。酶催化法可以专一性地得到光学纯乳酸，但其反应过程的研究难度较大，尚未被应用于工业化生产。微生物发酵法生产乳酸，能以淀粉、纤维素等可再生资源分解所得到的葡萄糖等为原料，通过菌种和培养条件的选择发酵生产乳酸，能获得D-乳酸、L-乳酸或是两者一定比例的混合物，其生产成本低，产品安全性高，是大规模生产乳酸的主要方法。

丁子建等在2004年报道采用芽孢乳杆菌(Sporolactobacillus sp)从葡萄糖发酵制备D-乳酸，可产40.7g/L的D-乳酸。中国专利CN 200610097453.6公开了一种组合发酵生产D-乳酸的工艺，产酸7.5％～13.1％。

目前微生物发酵法生产D-乳酸的方法中，D-乳酸的产量还有待进一步提高。在微生物发酵生产D-乳酸的过程中，与分批发酵相比，半连续发酵能够缩短发酵周期，提高设备利用率，提高劳动生产率，降低劳动强度，简化操作过程，有利于控制发酵法生产D-乳酸的成本。但是半连续发酵法生产D-乳酸存在着菌株退化、污染杂菌、D-乳酸光学纯度下降等问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一株能生产D-乳酸的芽孢乳杆菌。

本发明所提供的芽孢乳杆菌为菊糖芽孢乳杆菌(Sporolactobacillus inulinus)CASD，是从北京平谷某果园的土壤中分离得到的，已于2007年9月24日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称CGMCC，地址为：北京市朝阳区大屯路，中国科学院微生物研究所)，其保藏编号为CGMCC №2185。它具有以下生物学特征：

1)形态特征：细胞直杆。单个或成对。形成内生孢子。少量周生鞭毛、运动。在含有葡萄糖、酵母粉和蛋白胨的琼脂平板上形成细小的针尖状菌落。

2)生理生化特征：革兰氏阳性。微好氧。不含有血红素化合物。不形成吲哚。不液化明胶。不还原硝酸盐。石蕊牛奶不变。能利用果糖、葡萄糖、菊糖、棉子糖、麦芽糖、甘露糖、海藻糖、蔗糖、甘露醇产酸，不能利用木糖、半乳糖、阿拉伯糖产酸。10℃以下和50℃以上不生长，最适生长温度40～42℃。

本发明的另一个目的是提供一种生产D-乳酸的方法。

本发明所提供的生产D-乳酸的方法，是发酵菊糖芽孢乳杆菌(Sporolactobacillusinulinus)CASD CGMCC №2185得到D-乳酸。发酵培养的方式具体可为半连续发酵。

其中，发酵培养基每升中含有：葡萄糖150～180克，玉米浆10～40克，豆粕水解液100～200克，用于调控培养基pH的中和剂，余量为水；所述发酵培养基的pH为5.5～7。

所述用于调控培养基pH的中和剂具体为碳酸钙，每升所述发酵培养基中含碳酸钙75～90克。

所述豆粕水解液可从商业途径获得，也可自己制作。本发明中是按照下述方法制作的：将豆粕粉(北京康明威培养基技术有限责任公司)和2％(体积百分含量)的硫酸溶液，以1g豆粕粉：5ml硫酸溶液的比例进行充分混匀，90℃水浴15小时，得到豆粕水解液。

发酵条件为35℃～45℃培养48～75小时，如37～42℃培养48～65小时。