本发明专利技术提供一种凝结芽孢杆菌BC－TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌，其中所述的凝集芽孢杆菌BC－TJ的保藏编号为CGMCC NO.14044。该菌株为兼性厌氧菌株，在有氧和无氧条件下均能生长，且发酵温度高，发酵过程中，杂菌污染几率小，无需对设备等进行灭菌，实行开放式发酵，降低了能源、人力等成本。该菌株利用木质纤维素水解液为原料发酵生产L－乳酸，其产量可达160±1.5g/l，光学纯度达100％以上，发酵生产能力为2.2g/l/h。其在发酵过程中，无需补充还原性糖，能够进一步降低生产成本，其在大规模工业生产中具有较大的潜力。
The application and preparation of Bacillus L lactic acid condensation
The present invention provides a kind of Bacillus coagulans BC - TJ or produced by the passage of the bacillus, which preserved the agglutination of Bacillus BC TJ number CGMCC NO.14044. The strain was facultative anaerobic strains can grow under aerobic and anaerobic conditions, and fermentation temperature, fermentation, bacterial contamination risk small, without the need to sterilize equipment, the implementation of open fermentation, reduce energy and manpower cost. The strain by lignocellulose hydrolysate for the production of L-lactic acid fermentation, the yield can reach 160 + 1.5g/l, the optical purity of more than 100%, production capacity is 2.2g/l/h. In the process of fermentation, without reducing the reducing sugar, the production cost can be further reduced, and it has great potential in large-scale industrial production.
【技术实现步骤摘要】
凝结芽孢杆菌及其制备L-乳酸的应用
本专利技术涉及生物
，具体涉及一种凝结芽孢杆菌及其利用木质纤维素发酵生产L-乳酸的应用。
技术介绍
乳酸是一种广泛应用于食品、医药、纺织和化工等行业的多用途的有机酸。作为一种多功能的绿色平台化合物，乳酸被认为是一种很有前景和良好发展潜力的精细化学品。传统的乳酸菌生产方法主要分为化学合成法和微生物发酵法。与传统的化学合成法相比，采用微生物发酵法可以通过不同的菌株，根据不同的需要生产光学纯的L-乳酸或D-乳酸。目前采用微生物发酵法生产乳酸主要存在两个瓶颈问题。一方面，发酵法采用可发酵糖如葡萄糖、淀粉等成本较高；另一方面，发酵过程中灭菌、下游分离纯化成本较高。针对第一个瓶颈问题，可以采用更多廉价的可再生原材料，如农业废弃物中的淀粉或木质纤维素材料，及工业和城市废弃物等作为原材料发酵产乳酸，不仅大大降低乳酸的生产成本，还可以解决部分环境问题，变废为宝。针对第二个瓶颈问题，可以选育一些嗜热的芽孢杆菌来进行发酵。由于嗜热芽孢杆菌对外界环境耐受性强，发酵温度高，杂菌污染几率低，故无需对设备等进行灭菌实行开放式发酵，降低了能源、人力等成本。因此，从上述两个瓶颈问题的解决方法来看，选育耐高温的，可以同时利用五碳糖和六碳糖为发酵底物的菌株是解决问题的关键。对于上述问题，申请公布号为CN102690764的中国专利技术专利公开了一种用于制备L-乳酸的凝结芽孢杆菌及其应用方法，该菌株能够以五碳糖或六碳糖为原料，进行发酵后得到L-乳酸，且其产量也较高，但是该菌株主要是以木糖醇生产过程中产生的副产物为原料，尤其是以玉米芯水解液中提取的木糖为原料，而且其在发酵过程中需要补加碳源，因此，其应用受到了极大的限制。申请公布号为CN102643874的中国专利技术专利公开了芽孢杆菌利用玉米秸秆水解液生产聚合级L-乳酸的方法，具体公开了该芽孢杆菌能够以玉米秸秆水解液作为唯一碳源发酵得到L-乳酸，其L-乳酸产量可达80g/l(每升发酵液生产80gL-乳酸)，虽然其也能够利用玉米秸秆水解液生产L-乳酸，但其产量有待提高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种凝结芽孢杆菌BC-TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌，其中所述的芽孢杆菌BC-TJ的保藏编号为CGMCCNO.14044。本专利技术还提供了上述凝结芽孢杆菌BC-TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌在制备乳酸中的应用，尤其是制备L-乳酸中的应用。在上述通过凝结芽孢杆菌BC-TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌制备乳酸的应用中，其原料可为木质纤维素水解液。示例性地，木质纤维素选自玉米秸秆、小麦秸秆、稻草秸秆或其他农作物秸秆中的一种或多种。本专利技术还提供了一种培养基，该培养基包含上述凝结芽孢杆菌BC-TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌。示例性的，所述培养基为上述凝结芽孢杆菌BC-TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌发酵后的培养基。进一步的，所述培养基中还包含木质纤维素水解液。示例性的，木质纤维素水解液为玉米秸秆水解液、小麦秸秆水解液、稻草秸秆水解液或其他农作物秸秆水解液。优选地，所述玉米秸秆是经过酸水解或酶水解或酸酶联和水解所得的水解液。本专利技术还提供上述凝结芽孢杆菌BC-TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌经过遗传修改而制备的芽孢杆菌。本专利技术还提供制备乳酸的制备方法，其包括通过上述凝结芽孢杆菌BC-TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌发酵木质纤维素，优选为木质纤维素水解液。示例性的，木质纤维水解液为玉米秸秆水解液、小麦秸秆水解液、稻草秸秆水解液或其他农作物秸秆水解液。具体地，本专利技术所述的制备乳酸的方法包括：将凝结芽孢杆菌BC-TJ或其传代而产生的芽孢杆菌接种于含有木质纤维素水解液(例如玉米秸秆水解液、小麦秸秆水解液、稻草秸秆水解液或其他农作物秸秆水解液)的处理培养基中，在适宜温度下发酵。所述秸秆水解液为秸秆的酸水解液或酶水解液或酸酶联合水解液。示例性的，上述制备方法包括：将活化后的凝结芽孢杆菌BC-TJ种子液，接种到处理培养基中，在30℃-60℃，优选的为50℃条件下静置培养直至培养基中总还原糖和L-乳酸含量稳定时结束发酵。示例性的，上述所述酸酶联和水解液的制备方法包括：1)将秸秆(例如玉米秸秆、小麦秸秆、稻草秸秆或其他农作物秸秆)浸泡在稀硫酸中进行预处理，且任选地，将处理过的秸秆进行水洗，过滤，烘干后用于酶解；2)在上述预处理后的秸秆中加入纤维素酶液和β-葡萄糖苷酶酶液酶解处理；和3)将酶解后的产物静置或离心，收集上清，即为秸秆水解液。本专利技术还提供包含上述凝结芽孢杆菌BC-TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌的培养物或其加工物。本专利技术筛选出了一种凝结芽孢杆菌BC-TJ，其保藏编号为CGMCCNO.14044。该菌株为兼性厌氧菌株，在有氧和无氧条件下均能生长，且发酵温度高，发酵过程中，杂菌污染几率小，无需对设备等进行灭菌，实行开放式发酵，降低了能源、人力等成本。该菌株利用木质纤维素水解液为原料发酵生产L-乳酸，其产量可达160±1.5g/l，光学纯度达100％，发酵生产能力为2.2g/l/h。其在发酵过程中，无需补充还原性糖，能够进一步降低生产成本，其在大规模工业生产中具有较大的潜力。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1菌株的分离及筛选试验过程所用培养基如下：富集培养基：每升培养基中含有木糖10g，酵母粉10g，其余为蒸馏水，pH6.0，115℃灭菌20min。发酵培养基：每升培养基中含有木糖50g，酵母粉10g，其余为蒸馏水，pH6.0，115℃灭菌20min。生长培养基：每升培养基中含有木糖30g，酵母粉10g，CaCO310g，琼脂粉15～20g，pH6.5，115℃灭菌20min。种子培养基：每升培养基中含有葡萄糖50g，酵母粉10g，CaCO320g，其余为蒸馏水，pH6.5，115℃灭菌20min。处理培养基：气爆玉米秸秆水解液100～150ml，酵母粉10g，CaCO330g，pH6～7，115℃灭菌20min。采集河北农村堆肥样品，称取1g置于20ml富集培养基中，50℃富集培养12h。置于80℃水浴锅中加热20min，杀死不形成芽孢的菌体，取出后进行梯度稀释分离。待长出单菌落后，挑选生长速度快和产透明圈面积大的菌落进行纯化培养。将纯化后的菌株接入发酵培养基中50℃静置培养48h，采用生物传感分析仪SBA-40D测定L-乳酸含量。生物传感分析仪SBA-40D是以L-乳酸为底物，与氧气、水在酶的催化作用下生成H2O2。H2O2透过酶膜的内层在铂金电极表面失去电子还原成H2O，铂电极获得电子产生电流信号，该电流信号与H2O2的浓度成比例，而H2O2浓度与底物浓度成线性比例关系。通过比较被测物和标准样品产生的H2O2量，就可计算出被测样品中底物的含量。经过多次重复筛选，选取出一种乳酸产量最高的菌株BC-TJ，将其保存并进行后续实验。实施例2菌株BC-TJ的菌落形本文档来自技高网...
【技术保护点】
凝结芽孢杆菌BC－TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌，其中所述的凝结芽孢杆菌BC－TJ的保藏编号为CGMCCNO.14044。
【技术特征摘要】
1.凝结芽孢杆菌BC－TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌，其中所述的凝结芽孢杆菌BC－TJ的保藏编号为CGMCCNO.14044。2.权利要求1所定义的凝结芽孢杆菌BC－TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌在制备乳酸(例如L－乳酸)中的应用。3.根据权利要求2所述的应用，所述凝结芽孢杆菌BC－TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌以木质纤维素水解液为原料。4.根据权利要求3所述的应用，所述木质纤维素选自由玉米秸秆、小麦秸秆和稻草秸秆组成的组。5.培养基，其包含权利要求1所定义的凝结芽孢杆菌BC－TJ或由其传代而产生的芽孢杆菌。6.根据权利要求5所述的培养基，其为发酵培养液。7.根据权利要求6所述的培养基，其包含木质纤维素水解液(例如：玉米秸秆的酸水解液或酶水解液或酸酶联合水解液...
【专利技术属性】
技术研发人员：张东远，赫荣琳，
申请(专利权)人：中国科学院天津工业生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12
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