[发明专利]一种高温条件下由木质纤维素生产高浓度乳酸的方法

权利要求书

1.一种高温条件下由木质纤维素生产高浓度乳酸的方法，其特征在于，具体步骤为，

(1)极低水用量的木质纤维素原料高温稀酸预处理：

取干基玉米秸秆，按2∶1的固液质量比加入质量浓度为5％的稀硫酸，搅拌均匀后，浸泡12～16小时；然后按100％的装填率(即将预处理反应器装满)将预浸好的玉米秸秆装填入预处理反应器中进行预处理，温度为190℃、1.2MPa，维持3分钟；预处理结束后，迅速打开预处理反应器的排气阀，使反应器内压力迅速降至常压；然后取出物料并冷却至室温，盛入塑料袋中备用；

(2)预处理后木质纤维素原料的固态生物脱毒

从Amorphotheca resinae ZN1斜面接一环孢子于PDA斜面培养基，25℃静置培养3天后，用20mL无菌水将斜面上的孢子洗出，接入盛有200g稀酸预处理后且pH调整至6.0的玉米秸秆的生物脱毒反应器中，维持25℃、60％的湿度进行脱毒共培养3天；将上述脱毒共培养3天的200g秸秆接入盛有2000g稀酸预处理后且pH调整至6.0的玉米秸秆的生物脱毒反应器中，维持25℃、60％的湿度进行脱毒共培养3天；脱毒后将物料保存于-20℃冰箱中待用；

(3)利用液体培养基培养乳酸片球菌Pediococcus acidilactici DQ2：

液体培养基组分为葡萄糖10～50g/L，酵母粉1～10g/L，蛋白胨1～20g/L，硫酸铵0.1～10g/L，七水合硫酸镁0.1～10g/L，四水合硫酸锰0.1～10g/L，磷酸二氢钾0.1～20g/L，乙酸钠1～10g/L，种子培养条件为：温度30～50℃，转速50～500rpm，时间12～36小时，OD600值1～10；

OD600值是指含有菌体的溶液在600nm波长处的吸光值；

(4)发酵罐中同步糖化与发酵生产乳酸：

将步骤(2)(3)培养获得的发酵菌种和原料加入到适合于同步糖化与发酵的反应器，调整到所需的固体质量百分比为15～45％，加入营养盐，以及纤维素酶，在48℃，pH 5.5的条件下同步糖化与发酵木质纤维素原料生产乳酸。

2.如权利要求1所述的一种高温条件下由木质纤维素生产高浓度乳酸的方法，其特征在于，所述的发酵菌种为乳酸片球菌Pediococcus acidilacticiDQ2，此菌可在温度50℃，pH 5.5的条件下快速发酵葡萄糖生成高浓度乳酸，此条件与纤维素酶的最适酶解条件相同，利用此菌种发酵木质纤维素原料生产高浓度乳酸，可以在同一反应器内实现木质纤维素糖化和乳酸发酵过程的高度同步和集成。

3.如权利要求1所述的一种高温条件下由木质纤维素生产高浓度乳酸的方法，其特征在于，所述的菌株为乳酸片球菌Pediococcus acidilactici DQ2，但本发明所涉及的菌种不限于所提供的菌种，还包括能够发酵生产乳酸的其他菌种，如Lactobacillus rhamnosus，Lactobacillus delbrueckii等，以及通过诱变、基因工程等操作改造的上述菌株或其他菌株。

4.如权利要求1所述的一种高温条件下由木质纤维素生产高浓度乳酸的方法，其特征在于，所述的木质纤维素的干基质量占发酵罐中添加的所有物质总质量的质量分数为10～50％，纤维素酶为5～30FPU/g DM，发酵温度30～50℃。

5.如权利要求1所述的一种高温条件下由木质纤维素生产高浓度乳酸的方法，其特征在于，所述的营养盐相对于发酵罐中总的液体体积的浓度分别是酵母提取物0.1～10g/L，硫酸铵0.1～10g/L，七水合硫酸镁0.1～10g/L，磷酸二氢钾0.1～20g/L。

6.如权利要求1所述的一种高温条件下由木质纤维素生产高浓度乳酸的方法，其特征在于，乳酸球菌在发酵罐中发酵温度30～50℃；木质纤维素干基质量占发酵罐中添加的所有物质总质量的质量分数为15～45％；纤维素酶量为5～30FPU/gDM；发酵pH 4.5～6.5，发酵时间为24～96小时；FPU为纤维素酶滤纸酶活，DM是指木质纤维素干物质。