[发明专利]一种筛选乳酸生产率高的菌株的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种筛选乳酸生产率高的菌株的方法。

背景技术

随着石油资源的不断减少以及不可再生资源价格的节节攀升，开发利用环境友好的生物基产品已成为转变经济增长方式、保障生态链良性循环、实现经济社会可持续发展的战略需求。乳酸是一种重要的、多用途生物基平台化合物，它有两种旋光异构体，其中L—乳酸可用作酸味剂、芳香剂、防腐剂、植物生长调节剂等，在食品、制药、酿造、制革、纺织和农业中具有广泛用途。乳酸的两个功能集团可以进行多种化学反应，包括聚合、酯化、还原和取代反应。利用这些反应，乳酸可被用来生产多种在工业和消费品领域中具有重要用途的产品，包括高聚物(如聚乳酸)、溶剂(如乳酸乙酯、乳酸丙酯、乳酸丁酯等)及含氧化学品(如丙二醇、环氧丙烷、丙烯酸等)，其中最重要、最大宗的工业应用，是用于生产可降解聚合物—聚乳酸，聚乳酸具有生物相容性、生物可降解性及优良的机械性能和物理性能，因而被产业界认为是新世纪最有发展前途的新型包装材料，将有望逐步替代聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料。作为一种能够由可再生碳水化合物转化而来的重要平台化合物，近年来乳酸受到了全世界研究人员和生产企业的极大关注。2005年全球乳酸产量已经达到12万吨，其中20-30％应用在新的工业领域中。随着乳酸新的、大宗的应用不断开发，全球乳酸的市场需求将持续增长。

根据预测，如果10-20年后全球范围内生物基塑料能够替代石油基塑料消费量的10-20％，聚乳酸的年需求量将达到1150-2300万吨。目前全球乳酸产量只有这一预测值的1％，其核心问题是L—乳酸生产成本和市场价格仍然偏高。解决这一问题的关键之一是提高菌株的乳酸生产率，目前已知的大多数菌种的发酵生产率较低，导致发酵周期长，生产成本偏高，从而导致聚乳酸市场开拓受阻。在现有技术基础上对已有菌株进行简单优化或改良对进一步提高乳酸生产率，降低生产成本贡献甚微，因此需要从天然生境中筛选高乳酸生产率的优良菌株，并通过正向、反向和进化代谢工程等技术手段进一步提高并改进菌株的乳酸生产效率、对环境的胁迫能力，从而使菌株能够高效、大量生产L—乳酸，突破聚合级L—乳酸发酵生产的技术瓶颈，为以可再生生物质为原料大规模、低成本地生产高纯度L—乳酸奠定技术基础。

菌种是乳酸发酵的主体和基本要素，能够产生乳酸的微生物有很多，但就工业意义上来说，乳酸杆菌具有最大的工业应用价值。乳酸杆菌包括两种发酵类型，同型发酵和异型发酵。同型发酵菌株在发酵过程中只产生乳酸作为发酵产物，因此是理想的工业乳酸发酵菌株。目前在工业上获得应用的同型发酵菌株主要包括：鼠李糖乳杆菌(Lactobacillusrhamnosus)、干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)和德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)等。自然界中蕴藏着大量有潜力的乳酸产生菌，从环境中筛选天然优良菌株是提高乳酸发酵性能、降低乳酸发酵成本的第一步。美国阿贡国家实验室Tsai等根据选择合适碳源、乳酸发酵类型、对产物耐受能力、产物立体专一性、菌体细胞分离的难易程度、高温耐受等筛选标准，经2轮8套筛选，最终筛选获得耐高温、耐自身发酵产物的优良菌种。CarlS01]和Peters的专利公开了耐乳酸同型发酵的筛选方案，他们从玉米浸渍浆水中分离了近百株同型乳酸发酵菌种，得到一株在葡萄糖和不同量玉米浆水的培养基中47℃发酵6h产乳酸接近100g/L的耐酸菌种。上述方法虽然能有效筛选到目的菌株，但是其不足是不能高通量筛选，存在极大的局限性

发明内容

本发明的一个目的是提供一种辅助筛选乳酸生产率高的乳酸菌的方法。

包括如下步骤：

1)培养待筛选样品，挑取产酸但不产气的菌株，获得产酸不产气菌株；

2)培养所述产酸不产气菌株，挑取对数生长期内生长速率高于0.2/h的菌株，获得候选乳酸生产率高的乳酸菌；

所述对数生长期内生长速率是按照如下公式计算的：V＝(OD₁-OD₀)/Δt；

OD₀为对数生长期内检测起始时间点对应的OD₆₀₀值；

OD₁为对数生长期内检测终止时间点对应的OD₆₀₀值；

Δt为终止时间点至起始时间点之间的时间段，

V为对数生长期内生长速率。