[发明专利]利用氧化还原电位调控乳酸发酵

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，更具体地，本发明涉及利用氧化还原电位调控乳酸发酵的方法。

背景技术

乳酸广泛存在于人体、动物、植物和微生物中，乳酸及其盐类、酯类在食品、医药及化学工业等领域具有广泛的用途。由于将来石油供应可能减少，人们逐渐对再生资源的原料，如L-乳酸等重视起来。聚L乳酸在自然条件下能缓慢分解。因此它不像PVC、PP塑料那样造成“白色污染”。聚L-乳酸在制造食品包装材料和农用薄膜等方面也有很大潜力。

目前，发酵法生产的乳酸约占总乳酸产量的一半以上。由于发酵过程微通气甚至不通气，发酵液的溶氧非常低，通常低于溶氧电极的检测低限，导致难以利用普通的溶氧水平参数优化厌氧或微好氧的发酵过程。

在微生物培养过程中，氧化还原电极所测得电位反映了进行最快的氧化还原电对，因此可以利用该电极对正在变化的化学物质的相对浓度进行检测。由于培养基中O₂/H₂O氧化还原电对的氧化性要远大于培养基中存在的其他物质，因此即使培养基中仅仅含有痕量氧，也可以在氧化还原电极上产生信号。用氧化还原电极检测痕量的溶氧，可以得到溶氧电极检测限之外的测量值，所以可以将发酵液中的氧化还原电位作为过程参数来优化发酵过程。

近年来，已有文献报导将氧化还原电位调控成功应用于柠檬酸和木糖醇的发酵优化和放大。然而，目前还不知道氧化还原电位是否对于其他各种类的发酵产生影响，在乳酸发酵过程中不同的氧化还原电位是否对发酵产生较大影响目前还没有相关报导，更没有相关的发酵优化研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用氧化还原电位调控乳酸发酵的方法。

在本发明的第一方面，提供一种在乳酸菌发酵生产乳酸过程中提高乳酸产量的方法，所述方法包括：控制发酵液的氧化还原电位为-190～-150mV。

在另一优选例中，控制发酵液的氧化还原电位为-180～-160mV。更优选的，控制发酵液的氧化还原电位为-175～-165mV。

在另一优选例中，控制发酵液的氧化还原电位的方法是：

(1)设定一发酵液氧化还原电位控制值，所述的控制值是在-190～-150mV之间的数值；

(2)测定发酵液的氧化还原电位；

(3)根据(2)的测定结果，当氧化还原电位低于控制值时向发酵液内通入氧气(或含有氧气的空气)，当氧化还原电位高于控制值时停止向发酵液内通入氧气(或含有氧气的空气)。

在另一优选例中，利用氧化还原电极测定发酵液的氧化还原电位。

在另一优选例中，所述的乳酸菌是：拟干酪乳杆菌(Lactobacillusparacasei)。

在另一优选例中，所述发酵液含有：

蛋白胨10±2g/L，葡萄糖40±10g/L，酵母膏10±2g/L，牛肉膏6±2g/L，硫酸镁0.2±0.05g/L，硫酸锰0.2±0.05g/L，氯化钠0.03±0.01g/L，硫酸亚铁0.01±0.005g/L，醋酸钠4±1g/L，柠檬酸二胺2±0.5g/L，磷酸二氢钾2±0.5g/L，吐温-80 1±0.3mL/L。

在另一优选例中，乳酸菌发酵生产乳酸过程中，发酵液的温度为37±2℃(优选37±1℃；更优选37±0.5℃)。

在另一优选例中，发酵过程中发酵罐的搅拌转速为120±20rpm(优选120±10rpm；更优选120±5rpm)。

在本发明的第二方面，提供一种用于生产乳酸的设备，所述设备中包括：

一发酵罐本体，所述发酵罐中盛有培养乳酸的发酵液；

一个或多个进料口和/或出料口；

一个或多个通气口；以及

一个或多个氧化还原电极；所述的氧化还原电极可检测发酵液的氧化还原电位，当还原电位低于控制值时向发酵液内通入氧气(或含有氧气的空气)，当氧化还原电位高于控制值时停止向发酵液内通入氧气(或含有氧气的空气)；其中，所述的控制值是在-190～-150mV之间的数值。

在另一优选例中，所述的设备还包括搅拌装置；或所述发酵罐本体是转动的。

在另一优选例中，所述的设备还包括控制装置，所述的控制装置选自下组：控制发酵液温度的温控装置、控制发酵液pH值的装置、控制搅拌速度的装置、控制罐体转动的装置、和/或控制加料或出料的装置。

在另一优选例中，所述发酵液含有：