学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

木糖制备乳酸高产菌的诱变选育和工艺优化

作　者: 蔡聪
导　师: 欧阳嘉
学　校: 南京林业大学
专　业: 微生物
关键词: 凝结芽孢杆菌 L-乳酸等离子体注入木糖发酵
分类号: Q939.97
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 71次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

乳酸做为三大有机酸之一，是一种重要的多用途有机酸，尤其是L-乳酸，以其独特的构型优势，展示了广泛的应用前景。本文选择木糖为原料和嗜热菌株凝结芽孢杆菌NL01作为发酵菌株，利用等离子体注入诱变技术提高菌株对木糖的利用率，研究如何高效利用木糖和酸爆玉米秸秆水洗液生产L-乳酸的技术。研究的主要内容如下：首先对富含木糖的酸爆玉米秸秆水洗液进行发酵试验，确定了凝结芽孢杆菌利用水洗液发酵的可行性，并且通过对水洗液成分的分析，制定了不同抑制物对其发酵的影响，经过试验可以知道：甲酸浓度为2g/L时出现明显的促进作用；乙酸作为水洗液中浓度最高的成分，可以耐受在不多于10g/L的范围内。羟甲基糠醛浓度为1g/L时表现出明显的促进作用；乙酰丙酸和糠醛浓度不超过0.5g/L和0.25g/L时均表现出一定程度的促进作用。经验证，水洗液主要抑制物对凝结芽孢杆菌发酵无明显影响。因为目前大部分生产L-乳酸的菌株在木糖利用上的缺陷，本论文以野生型凝结芽孢杆菌NL01作为出发菌株，采用等离子体诱变育种技术选育，并通过高糖高酸的快速筛选平板，简化筛选过程，有效的找到一株木糖发酵特性优良的L-乳酸高产菌株N01-17。诱变条件是控制离子注入机功率在100W左右，辐照距离2.5mm，氦气通量10slpm，实验结果显示最佳辐照时间为60s。菌株N01-17发酵测定结果是L-乳酸最高产量为83.20g/L，较出发菌株提高了21.5%，糖酸转化率提高了16.0%。通过单因素实验和Plackett-Burman实验方法，对诱变菌株N01-17生产L-乳酸的培养条件和培养基的主要因子进行了优化和筛选。确定最有发酵条件为发酵用封口为橡皮塞，发酵的温度选择为50℃，培养时摇床的转速为150rpm，起始pH为7.2。发酵培养基配方通过响应面优化后的最佳组合为(g/L):木糖100，酵母膏9.3，玉米浆干粉4.5，七水硫酸亚铁0.03，一水硫酸锰0.03，碳酸钙50。摇瓶发酵在60h木糖基本被消耗，最后乳酸产量和糖酸转化率为85.12g/L和86.12%。3L发酵罐在发酵120h后乳酸产量和糖酸转化率均达到最高为90.29g/L和94.37%。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-10
前言  10-11
1 文献综述  11-20
  1.1 生物质原料的利用现状及存在问题  11-12
    1.1.1 生物质的利用现状  11
    1.1.2 生物质原料利用存在的问题  11-12
  1.2 微生物发酵产乳酸的现状  12-15
    1.2.1 乳酸的性质和应用  12
    1.2.2 乳酸发酵的机理  12-14
    1.2.3 乳酸发酵的菌种  14-15
  1.3 利用微生物生产 L-乳酸的研究进展  15-18
  1.4 微生物诱变育种（等离子注入诱变）  18-19
  1.5 研究的内容、目的及意义  19-20
2 利用凝结芽孢杆菌发酵酸爆玉米秸秆水洗液制取乳酸  20-31
  2.1 材料与方法  20-24
    2.1.1 菌株、试剂与原料  20-21
    2.1.2 实验试剂与仪器  21-22
    2.1.3 培养方法及培养基成分  22
      2.1.3.1 摇瓶种子培养基培养  22
      2.1.3.2 摇瓶发酵培养  22
      2.1.3.3 种子培养基  22
      2.1.3.4 木糖发酵培养基  22
    2.1.4 分析检测方法  22-24
      2.1.4.1 木糖及乳酸的测定  22
      2.1.4.2 水洗液中各成分浓度的测定  22-23
      2.1.4.3 碳水化合物降解产物浓度的测定  23-24
  2.2 结果与讨论  24-30
    2.2.0 不同木糖浓度对乳酸发酵的影响  24
    2.2.1 利用酸爆水洗液进行乳酸发酵  24-25
    2.2.2 不同抑制物对产酸的影响  25-30
      2.2.2.1 甲酸浓度对产酸的影响  25-26
      2.2.2.2 乙酸浓度对产酸的影响  26-27
      2.2.2.3 乙酰丙酸浓度对产酸的影响  27-28
      2.2.2.4 羟甲基糠醛浓度对产酸的影响  28-29
      2.2.2.5 糠醛浓度对产酸的影响  29-30
  2.3 本章小结  30-31
3 凝结芽孢杆菌 NL01 菌株离子注入诱变与选育  31-40
  3.1 材料与方法  31-34
    3.1.1 菌株  31
    3.1.2 试剂  31-32
    3.1.3 主要仪器  32-33
    3.1.4 培养基  33
    3.1.5 离子注入诱变  33
    3.1.6 筛选方法  33
    3.1.7 分析方法  33
    3.1.8 糖酸转化率的计算  33-34
  3.2 结果与讨论  34-39
    3.2.1 出发菌株的生长曲线  34
    3.2.2 出发菌株乳酸和木糖临界抑制浓度  34-35
    3.2.3 出发菌株的诱变条件确定  35-36
    3.2.4 等离子注入诱变突变株的发酵性能及高产菌的筛选  36-38
    3.2.5 对筛选出的菌种进行遗传稳定性实验  38-39
  3.3 本章小结  39-40
4 凝结芽孢杆菌 NL01-17 的发酵条件的优化  40-59
  4.1 材料与方法  40-43
    4.1.1 菌株  40
    4.1.2 实验试剂与仪器  40-42
      4.1.2.1 主要试剂  40
      4.1.2.2 主要仪器设备  40-41
      4.1.2.3 酸爆玉米秸秆水洗液成分分析  41-42
    4.1.3 培养基  42
      4.1.3.1 种子培养基（ g/L）  42
      4.1.3.2 木糖发酵基础培养基（ g/L）  42
    4.1.4 培养条件及方法  42
      4.1.4.1 摇瓶种子培养基培养  42
      4.1.4.2 摇瓶发酵培养  42
    4.1.5 分析检测方法  42-43
      4.1.5.1 木糖及乳酸的测定  42
      4.1.5.2 糖酸转化率的计算  42-43
  4.2 结果与讨论  43-57
    4.2.1 发酵培养条件的优化  43-46
      4.2.1.1 不同通气条件对发酵产 L-乳酸的影响  43
      4.2.1.2 不同温度对发酵产 L-乳酸的影响  43-44
      4.2.1.3 不同转速对发酵产 L-乳酸的影响  44-45
      4.2.1.4 不同接种量对发酵产 L-乳酸的影响  45-46
      4.2.1.5 不同起始 pH 对发酵产 L-乳酸的影响  46
    4.2.2 摇瓶发酵培养基的优化  46-55
      4.2.2.1 不同起始碳源浓度对发酵产 L-乳酸的影响  46-48
      4.2.2.2 不同无机氮源和金属离子对发酵产 L-乳酸的影响  48-49
      4.2.2.3 通过响应面试验优化发酵培养基  49-55
      4.2.2.4 模型验证结果  55
    4.2.4 完善优化条件后发酵罐实验  55-57
    4.2.5 菌株 NL01 与 NL01-17 在优化条件下的酸爆水洗液发酵能力对比  57
  4.3 本章小结  57-59
5 结论与展望  59-61
  5.1 结论  59-60
  5.2 展望  60-61
参考文献  61-67
攻读学位期间发表的学术论文  67

木糖制备乳酸高产菌的诱变选育和工艺优化

内容摘要

全文目录

相似论文