基因工程改造植物乳杆菌生产光学纯D-乳酸

为获得高产高光学纯D-乳酸生产菌,本研究从筛选得到的一株耐高温耐高糖的植物乳杆菌出发,利用基因工程技术,敲除其中与L-乳酸合成相关的基因,引入或增强D-乳酸脱氢酶活性,构建了一株基因工程菌Lp-DA。该菌株可45℃发酵,产乳酸近200 g/L,D-乳酸光学纯度达到99.9%,为光学纯D-乳酸工业生产提供了新的菌株选择。     

产高纯度D-乳酸大杨杆菌的构建及发酵

以可利用蔗糖的Escherichia coli W为出发菌株,敲除产生副产物的相关基因(adhE, frdBC, pta, pflB, aldA),为促进蔗糖利用,还敲除蔗糖启动子的抑制基因(cscR),构建了D-乳酸工程菌WD 206. 结果表明,该菌经72 h发酵可有效将100 g/L蔗糖转化生成88.15 g/L乳酸,产率为84%,占代谢产物的99.5%, D-乳酸的光学纯度达99%.     

碳氮源及pH调控对假肠膜明串珠菌产甘露醇的影响

为了降低生物法制备甘露醇的成本,以假肠膜明串珠菌Leuconostoc pseudomesenteroides G123为研究对象,对培养基中的氮源、葡萄糖与果糖比例和pH调控过程进行了优化,提高了果糖转化率和甘露醇产量。5L发酵罐中结果显示:采用2g/L的酵母粉作为单一氮源,葡萄糖和果糖的比例为0.35:1,初始pH值7.5,发酵过程中保持pH值不低于4.5,甘露醇产量可达57.24g/L,甘露醇对果糖的转化率为83.2%。该过程副产D-乳酸20.32g/L,其光学纯度达99.9%,具有回收价值,甘露醇与D-乳酸对糖总转化率为89.38%,有助于降低生物法制备甘露醇的成本。     

青岛能源所实现100%光学纯D-乳酸的生物合成

正近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所生物基材料组群赵广研究组成功利用克雷伯氏菌实现100%光学纯D-乳酸的合成,产量和转化率等指标均处于国际先进水平。克雷伯氏菌具有可利用碳源广、生长迅速等优点,是1,3-丙二醇等产品的主要生产菌株,在以往研究中较少有关注该菌在乳酸合成方面的潜力。赵广研究组在前期研究中发现克雷伯氏菌可以利用甘油大量合成D-乳酸,进而以其生产光学纯D-乳酸     

嗜热L-乳酸高产菌株的选育

采用高糖和平板快速筛选法从各种土壤、草料、温泉水中分离得到89株产乳酸的菌株,经过低糖与高糖的复筛,并结合高效液相色谱进行产物定量与光学纯度的检测,筛选到3株最适生长与发酵温度为50℃和55℃的L-乳酸高产菌S-18、S-32和S-44,该3株菌从100 g/L葡萄糖出发,72 h时产酸能力分别达到75.0 g/L、81.9 g/L 和86.5 g/L,光学纯度分别达到96.3%、96.6% 和97.7%。对其中产量最高的S-44进行离子注入诱变,获得多株高产菌,其中Y-4从200 g/L葡萄糖出发,产酸能力达到178.7 g/L,对糖转化率达到89.4％,为进一步的开发奠定了基础。     

玉米淀粉制糖发酵生产乳酸主要工艺技术分析

分析了玉米淀粉制糖和玉米直接制糖所得糖水的成分,对比后发现,采用玉米淀粉糖清液作为碳源发酵生产乳酸,较玉米糖清液具有更高的糖酸转化率和更低的发酵残糖,L-乳酸光学纯度超过99%,优势显著。研究了玉米淀粉糖液发酵生产乳酸的主要影响因素。酵母粉为氮源,浓度12%～14%的Ca(OH)2为中和剂时,乳酸产量高。通过乳酸发酵原料的改变为我国乳酸行业提升发酵稳定性和产品质量提供一种有效途径。     

反应分离耦合酶法制备D-苹果酸

用Pimelobacter simplex DM18菌的马来酸水合酶高效转化马来酸制备D-苹果酸。为避免高浓度产物及底物对水合酶的抑制作用,利用马来酸和D-苹果酸的钙盐溶解度低的特点,以马来酸钙为底物,经水合酶催化加水转化成D-苹果酸钙,实现边反应边分离产物的反应分离耦合,同时利用钙盐和钠盐的混合反应体系提高了转化反应速率,反应36 h,可制备386g/L的D-苹果酸钙盐,相当于300 g／L D-苹果酸,转化率接近99％,光学纯度达97.03％。     

生物基聚苯乳酸新材料及其单体制备的研究进展

以可再生资源发酵制备的光学纯苯乳酸为单体合成的聚苯乳酸,是最新研究的一种芳香族生物基聚合物新材料,具有优异的热稳定性、机械强度和紫外吸收性能,成为继聚乳酸材料之后的重要聚合物材料,在工业领域具有潜在的广阔应用前景。高纯度苯乳酸单体的制备是聚苯乳酸工业化的关键。本文从聚苯乳酸的合成、苯乳酸单体的化学与生物合成方法及下游分离纯化等方面,对其研究现状进行了综述。苯乳酸的化学合成法有多条明确的路线,但步骤繁琐,反应条件苛刻,副产物多,尚不能工业化应用;生物合成法制备苯乳酸的反应条件温和,具有很好的可持续性;用生物安全性优良的高产菌株进行生物转化及酶法合成,成为苯乳酸工业化发展的重要方向。但是,采用常规纯化方法从生物发酵液或转化液中分离纯化得到苯乳酸时,尚存在处理量较小、工艺繁琐、反应条件苛刻等局限性;近几年兴起的晶胶介质层析分离技术,可简化分离纯化步骤,其产物纯度高,过程简便,有望成为苯乳酸分离的新方法。     

高浓度L-乳酸发酵菌种的选育与工艺优化

L-乳酸是一种重要的有机酸,又是生产生物可降解材料聚乳酸的原料。通过对细菌发酵法生产工艺的研究,选育出一株生产高浓度L-乳酸的发酵菌种——嗜热芽孢杆菌,并以此为基础,经过优化种子培养基和发酵培养基,最高发酵产酸达到了180g/L的水平,光学纯度达98.5%以上,发酵转化率达到92%以上。     

发酵法制备D乳酸研究进展

D乳酸作为一种重要的有机酸,在许多领域都得到了广泛应用,以D-乳酸为单体合成的聚乳酸材料因其优异的性能亦展现出良好的市场前景。而微生物发酵法合成D-乳酸在经济效益和环境效益等方面具有着显著的优势。综述了生物法制备D乳酸的最新进展,同时指出高产稳定菌株的获得以及与其性能适应的发酵工艺的开发,是提高发酵法D乳酸生产竞争力的关键所在。     

培养条件及培养基组分对粘质沙雷氏菌生长及产D-乳酸的影响

通过摇瓶实验,确定粘质沙雷氏菌发酵生产I）-乳酸的培养条件为：温度34℃,pH值6．5,种子液接种量5％,载液量为150mL／500mL,采用前期通气有氧培养至菌体对数生长后期、而后厌氧发酵产酸的两阶段培养工艺。考察培养基各组分对菌体生长及乳酸产量的影响,确定葡萄糖及酵母粉作为碳、氮源,并补充添加适量的无机氮。培养基各组分如下（g·L^-1）：葡萄糖15,酵母粉15,KH2P041．5,K2HP04·3H2O2．0,MgSO4·7H2O1．0,FeSO4·7H2O0．03,MnSO4·H2O0．005,以此培养条件及培养基配方进行摇瓶发酵,D-乳酸产量由（13．5±1．29）g·L^-1提高至（29．0±1．42）g·L^-1,提高一倍以上,光学纯度大于97％。     

生物法生产3-羟基丙酸研究进展

3-羟基丙酸（3-hydroxypropionic acid,3-HP）是一种具有末端羟基与羧基双活性基团、应用广泛的有机酸,生物法合成3-HP具有高效、绿色、可持续发展等优势。本文分析了生物法生产3-HP的主要合成途径、主要生产菌种及菌株改造、发酵工艺优化3个方面的研究进展。重点介绍了以甘油合成途径、丙二酰辅酶A合成途径、β-丙氨酸合成途径为代表的主要合成途径及相应途径的关键酶;以克雷伯氏肺炎球菌、酵母菌及大肠杆菌为代表的主要生产菌株及其改造策略;包括分批发酵、两阶段发酵及固定化细胞催化等在内的发酵工艺优化策略3个方面的研究内容。最后指出了进一步筛选改造甘油脱水酶等途径的关键酶;基于先进基因组编辑技术开发的非致病性、3-HP高耐受型菌株,挖掘新的3-HP合成途径;开发更加经济、高效、环保的发酵工艺路线,将是今后生物法生产3-HP的研究重点。     

米根霉发酵生产L(+)-乳酸研究进展

米根霉是生产绿色平台生物化学品L(+) 乳酸的理想菌种 ,目前集中在发酵工艺的优化、新型生物反应器的设计以及细胞固定化等方面的研究 ,通过控制米根霉菌体形态使之自聚集成为一定大小的球体进行乳酸发酵 ,操作简便、费用低。建议今后从应用代谢工程技术定向选育米根霉L(+) 乳酸高产菌 ,改进发酵设备、改良提取工艺 ,合理控制乳酸产品的构型等几个方面着手进行进一步研究 ,从而降低乳酸生产原料的成本 ,扩大L(+) 乳酸的应用领域。     

Process intensification in lactic acid production: A review of membrane based processes

Lactic acid the most widely occurring hydroxy-carboxylic acid has traditionally been used as food preservative and acidulent. So long, it has been produced through either chemical synthesis route or fermentation route the latter being the dominating one. Despite its tremendous potential for large scale production and use in a wide variety of applications, cost-effective production of high purity lactic acid has remained a challenge for decades, mainly due to high downstream processing cost. In the recent years, possibility of integration of highly selective membranes with the conventional fermentors has opened a golden opportunity for full commercial exploitation of the tremendous application potential of this wonder chemical. This paper discusses recent developments of such membrane-based processes representing process intensification in production of monomer grade lactic acid while suggesting a very promising production scheme.     

发酵液中乳酸的分离提取研究进展

乳酸是合成聚乳酸的原料,生物法制备乳酸是目前工业上生产乳酸的主要方法。但乳酸发酵液成分复杂,后续的分离提纯过程成了制约乳酸生产的技术瓶颈和难点,也决定着乳酸的品质与收率。本文对乳酸发酵液的主要的分离提取工艺进行了介绍,包括结晶分离技术、酯化水解法、萃取法、分子蒸馏法、膜分离法、吸附法及与发酵耦合的原位分离技术。并提出单一的分离技术很难有效提取乳酸,需将多种技术集成、改良提纯工艺路线。其中,将各种新型高效的集成技术与发酵过程的有机结合,实现连续或半连续的发酵过程,可提高乳酸产率和产品质量,有望形成高效率、高品质、低污染、低能耗、可工业化的乳酸提纯工艺路线。     

2,6-二羟基苯甲酸的合成研究

2,6-二羟基苯甲酸(2,6-DHBA)是合成超高效除草剂KIH-2023及医药的主要原料。以间苯二酚(1,3-羟基苯)为原料,在碱金属碳酸盐存在的有机溶剂中,通入CO2气体,在130°C及1.45MPa条件下羧基化反应4 h得到终产品2,6-二羟基苯甲酸。对其合成工艺进行探索,获得了合成2,6-二羟基苯甲酸的较佳工艺条件,摩尔收率54.6%,纯度达99%,比文献报道数据高。此合成方法简单、操作便利、收效较高,为农药制备及医药合成提供必须的原料及中间体。     

重组铜绿假单胞菌外毒素A工程菌发酵及表达产物的纯化

目的建立稳定、高效表达重组铜绿假单胞菌外毒素A(rEPA)的工程菌发酵及表达产物纯化工艺。方法规模化发酵表达rEPA的重组大肠杆菌rPE553D,离心收集菌体,渗透压调解使菌体周质间隙蛋白释放后,高速离心收集蛋白溶液。经DEAESepharoseFF、PhenylSepharose6FF疏水层析和SOURCE30Q强离子交换层析,超滤浓缩纯化rEPA。用HPLC、SDS-PAGE和Westernblot等方法检定生化和免疫学特性,并用小鼠和Vero细胞检定毒性。结果每55L培养基中rEPA产量超过4g,纯度在95%以上,细胞毒性降低了至少32000倍。其余各项指标均符合《中国生物制品规程》要求。结论已建立了收率高、纯度好、稳定、适合规模化生产rEPA的工艺。