[发明专利]一种L-乳酸生产菌株及利用该菌株生产L-乳酸的方法

说明书

本发明涉及一种L‑乳酸生产菌株以及利用该L‑乳酸生产菌株生产L‑乳酸的方法。利用本发明的L‑乳酸生产菌株Lr‑ALTHT在较高温度下发酵生产L‑乳酸时，产酸速度和产物光学纯度都得到显著提高，即，本发明的L‑乳酸生产菌株Lr‑ALTHT具有显著提高的生产L‑乳酸的产酸性能。相应地，通过使用本发明的L‑乳酸生产菌株Lr‑ALTHT来发酵生产L‑乳酸，可以大大改善L‑乳酸的生产。同时，该L‑乳酸生产菌株Lr‑ALTHT还具有发酵成本低、可缩短生产周期、减少发酵生产中控温所需的能耗、节约冷却用水、减少杂菌污染以及环境友好的优势。

技术领域

本发明涉及基因工程领域和微生物发酵领域。具体而言，本发明涉及一种能够在较高温度下快速生产高光学纯度L-乳酸的L-乳酸生产菌株以及利用该L-乳酸生产菌株生产L-乳酸的方法。

背景技术

聚乳酸(Polylactic acid，PLA)是一种由乳酸单体缩聚而成的可生物降解的高分子聚合物，主要是以微生物的发酵产物乳酸作为单体通过聚合反应而获得。PLA因其原料为可再生的生物资源，被产业界一致认定为新世纪最有发展前途的新型“生物基材料”。此外，由PLA制成的产品光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，并具有较高的光泽度和加工性能；PLA还具有无毒、无刺激性和良好的生物相容性等特点。因此，PLA具有广阔的市场前景，用途十分广泛，目前主要用于服装、建筑、农业、林业、造纸和医疗卫生等多个领域中。作为聚乳酸，主要包括聚L-乳酸(PLLA)、聚D-乳酸(PDLA)和聚DL-乳酸(PDLLA)三种，其中使用规模最广泛的是PLLA。更具体而言，以光学纯度大于98％的L-乳酸为原料聚合而成的聚乳酸材料在食品、医药、农药、化工等方面都具有广泛应用。

迄今为止，L-乳酸主要可通过化学合成法和微生物发酵法获得。化学合成法存在环境污染、成本昂贵、技术复杂、光学纯度较低等棘手问题，难以满足实际应用要求。相比之下，微生物发酵法利用葡萄糖等可再生资源为原料生产L-乳酸，具有生产成本低、产物光学纯度和安全性高、生产条件温和、污染小等优点，因此，目前全世界的L-乳酸工业生产绝大部分都是通过微生物发酵法进行的。然而，大多数乳酸菌只能同时生产L-乳酸和D-乳酸，L-乳酸的产率和光学纯度难以满足实际需求。

此外，在通过微生物发酵法大规模工业生产L-乳酸时，可选择的菌株仍然十分有限，需要进一步选育高产菌株，不断发掘新菌种，以期实现产量增加、纯度提高、成本降低、效益提高等目标。对于乳酸发酵菌株的筛选和改造，主要聚焦于如下三个方面：高产菌株的获得；耐环境胁迫菌株的选育；以及转基因工程菌株的构建。

其中，增强乳酸发酵菌株对环境胁迫的抵抗能力是提高乳酸发酵能力的重要手段之一。已有研究表明，通过提高乳酸乳杆菌(Lactobacillus lactis)的耐高糖浓度和耐高乳酸钙浓度的能力，可以提高其乳酸产量和产物光学纯度；通过提高鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)的耐酸和耐糖能力，可以提高其乳酸产量和生物量。就此而言，在乳酸发酵工业中，耐高温菌株可以带来极大的优势，例如，利用耐高温菌株可以达到缩短生产周期、减少发酵生产中控温所需的能耗、节约冷却用水以及减少杂菌污染的可能性等有益效果。然而，对于能够以高产率和高光学纯度生产L-乳酸的耐高温L-乳酸生产菌株而言，目前还存在改善空间。

发明内容