【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物炼制领域，具体涉及一种乳酸片球菌、生产d-乳酸和合成d-丙交酯的工艺。
技术介绍
1、聚d-乳酸(poly(d-lactide)，pdla)与聚l-乳酸形成的立构复合体能够有效提高生物可降解塑料聚乳酸的机械性、耐热性和耐水解性能。因此，pdla对高性能的聚乳酸生产十分重要。d-丙交酯是合成pdla的关键前体，d-丙交酯是由d-乳酸单体通过缩聚、解聚反应合成，d-乳酸的生产依赖于价格昂贵、资源有限的淀粉类粮食作物。因此，资源丰富、可再生的木质纤维素生物质是替代淀粉原料生产手性乳酸单体以合成d-丙交酯的最佳原料。
2、木质纤维素生物质生产的d-乳酸到d-丙交酯的合成的主要障碍主要有以下两点：(1)来自木质纤维素预处理过程中产生的抑制物(乙酸、糠醛、5-羟甲基糠醛、4-羟基苯甲醛、香草醛和丁香醛)会抑制d-乳酸的发酵，并对d-乳酸的纯度造成不利影响；(2)木质纤维素来源的可发酵单糖主要是葡萄糖和非葡萄糖单糖(木糖、阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖)，非葡萄糖的利用速率和利用率低会导致大量残糖剩余，严重影响d-乳酸的纯度，阻碍了纤维素d-乳酸到d-丙交酯的聚合反应。因此，克服以上障碍对于商业化生产高性能的聚乳酸材料是十分必要的。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中纤维素d-乳酸合成d-丙交酯面临木质纤维素的预处理会产生抑制物以及非葡萄糖的利用速率和利用率低，导致了d-乳酸发酵的抑制并影响d-乳酸的纯度，阻碍纤维素d-乳酸到d-丙交酯的聚合反应的技术问题，本专利技术提
2、为解决上述技术问题，本专利技术的第一方面提供一种乳酸片球菌(pediococcusacidilactici)，所述乳酸片球菌的保藏编号为cctcc no:m 20221557(乳酸片球菌zy80)。
3、乳酸片球菌pediococcus acidilactici zy80对预处理及脱毒后的木质纤维素原料进行d-乳酸的发酵，同步代谢可发酵单糖，使最终残糖量降至极低，解除残糖对于d-乳酸提纯的影响。
4、本专利技术的第二方面提供一种利用木质纤维素原料生产d-乳酸的方法，所述方法包括以下步骤：
5、(1)木质纤维素原料进行预处理；
6、(2)生物降解：使用生物脱毒菌株对预处理后的物料进行生物降解以降低其中抑制物的含量；
7、(3)发酵：用乳酸片球菌对生物降解和预糖化后的物料进行发酵代谢，得到残糖浓度不高于1.8g/l的d-乳酸发酵液；所述生物降解和预糖化为在进行所述生物降解前对预处理后的物料进行预糖化，或者，在进行所述发酵前对所述生物降解后的物料进行预糖化；
8、(4)对得到的d-乳酸发酵液进行分离纯化，得到d-乳酸。
9、如本专利技术的第二方面所述的方法，所述预处理为干式稀酸预处理；和/或，所述生物脱毒菌株为树脂枝孢霉(amorphotheca resinae)或宛氏拟青霉(paecilomycesvariotii)的任意一种，例如为保藏编号为cgmcc no.7452的树脂枝孢霉zn1或保藏编号为cgmcc no.17665的宛氏拟青霉fn89。
10、如本专利技术的第二方面所述的方法，所述乳酸片球菌为如本专利技术的第一方面所述的乳酸片球菌(进化菌株pediococcus acidilactici zy80)。
11、本专利技术中，所述发酵方式包括但不限于分步糖化与发酵或同步糖化与共发酵。
12、在本专利技术的优选实施方案中，步骤(3)发酵过程中伴随着酶解过程，为同步糖化共发酵。其将木质纤维素产生的可发酵单糖(葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖)基本转化为高浓度手性d-乳酸，解除残余单糖对d-乳酸提纯的影响。
13、如本专利技术的第二方面所述的方法，所述生物降解的时间为20-48h，和/或所述脱毒菌株的接种量为7％-20％，和/或所述生物降解的通气量为0.2-1.5vvm，和/或所述生物降解的温度为25-38℃。
14、于一实施方案中，当所述生物脱毒菌株宛氏拟青霉fn89时，在生物降解过程进行搅拌，搅拌的转速优选为600-800rpm。
15、如本专利技术的第二方面所述的方法，所述脱毒后的木质纤维素原料的固含量为20-30％(w/w)。
16、本专利技术中，使用脱毒菌株对预处理的木质纤维素原料中的抑制物进行生物降解，将抑制物(乙酸、糠醛、5-羟甲基糠醛、香草醛和丁香醛)转化为二氧化碳和水，解除抑制物对d-乳酸发酵和d-乳酸提纯的影响。
17、于一实施方案中，在进行所述生物降解处理前先对预处理后的物料进行预糖化处理，即将预处理后的木质纤维素原料进行预糖化处理，再接入生物脱毒菌株进行生物降解以脱除抑制物，所述脱毒后的木质纤维素原料用于发酵。预糖化处理的条件为：温度45-52℃，ph 5-6，时间8-16h，纤维素酶的用量为2-6mg蛋白/g物料。
18、于一实施方案中，预糖化处理的搅拌转速为150-500rpm。
19、于一实施方案中，在进行所述发酵前对生物降解后的物料先进行预糖化处理，然后用于步骤(3)发酵。所述预糖化条件为：温度45-52℃，ph 5-6，时间6-10h，纤维素酶的用量为2-6mg蛋白/g物料。
20、于一实施方案中，预糖化处理的搅拌转速为150-500rpm。
21、如本专利技术的第二方面所述的方法，所述发酵的温度为40-50℃，ph为5.0-6.0。
22、于一实施方案中，发酵的搅拌转速为100-500rpm。
23、如本专利技术的第二方面所述的方法，发酵时加入营养盐。
24、在本专利技术的优选实施方案中，所述营养盐包括蛋白胨、酵母提取物、柠檬酸氢二铵、一水硫酸锰和泛酸(b5)和烟酸(b3)。
25、于一实施方案中，所述营养盐包括8-12g/l酵母提取物，8-12g/l蛋白胨，8-12g/l柠檬酸氢二铵，0.2-0.3g/l一水硫酸锰，2.1-2.2mg/l泛酸(b5)和9.0-9.2mg/l烟酸(b3)。
26、在本专利技术的优选实施方案中，使用ph中和剂调节发酵液的ph，所述ph中和剂为氢氧化钙。
27、如本专利技术的第二方面所述的方法，所述木质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种乳酸片球菌(Pediococcus acidilactici)，其特征在于，所述乳酸片球菌的保藏编号为CCTCC NO:M 20221557。
2.一种利用木质纤维素原料生产D-乳酸的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预处理为干式稀酸预处理；和/或，
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生物降解的时间为20-48h，和/或所述脱毒菌株的接种量为7％-20％，和/或所述生物降解的通气量为0.2-1.5vvm，和/或所述生物降解的温度为25-38℃。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生物降解后的木质纤维素原料的固含量为20-30％(w/w)。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在进行所述生物降解处理前先对预处理后的物料进行预糖化处理，预糖化处理的条件为：温度45-52℃，pH 5-6，时间8-16h，纤维素酶的用量为2-6mg蛋白/g物料。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在进行所述发酵前对生物降解后的物料先进行预糖化处
8.如权利要求2～7任一项所述的方法，其特征在于，所述发酵的温度为40-50℃，pH为5.0-6.0；和/或，发酵时加入营养盐；
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述木质纤维素原料选自小麦秸秆、玉米秸秆、稻草、蔗渣、棉花秸秆、玉米纤维、木材或木屑、竹材和竹屑中的一种或多种；
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，生产的D-乳酸的手性纯度为99.00-99.99％，D-乳酸的浓度为110-140g/L。
11.如权利要求2～10任一项所述的方法，其特征在于，所述分离纯化的步骤包括固液分离、脱色、结晶、酸解和脱盐；优选地，
12.一种利用木质纤维素原料生产D-丙交酯的方法，其特征在于，将如权利要求2～11任一项所述的方法得到的D-乳酸进行脱水反应、缩聚反应、解聚反应和提纯，得到D-丙交酯。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述缩聚反应的温度为120-140℃，和/或所述解聚反应的温度为230-240℃；
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述脱水反应的温度为80-90℃，和/或绝对压力为0-0.01MPa。
15.如权利要求12～14任一项所述的方法，其特征在于，所述提纯采用重结晶法、膜分离法、升华法和/或精馏法。
...【技术特征摘要】
1.一种乳酸片球菌(pediococcus acidilactici)，其特征在于，所述乳酸片球菌的保藏编号为cctcc no:m 20221557。
2.一种利用木质纤维素原料生产d-乳酸的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预处理为干式稀酸预处理；和/或，
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生物降解的时间为20-48h，和/或所述脱毒菌株的接种量为7％-20％，和/或所述生物降解的通气量为0.2-1.5vvm，和/或所述生物降解的温度为25-38℃。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生物降解后的木质纤维素原料的固含量为20-30％(w/w)。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在进行所述生物降解处理前先对预处理后的物料进行预糖化处理，预糖化处理的条件为：温度45-52℃，ph 5-6，时间8-16h，纤维素酶的用量为2-6mg蛋白/g物料。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在进行所述发酵前对生物降解后的物料先进行预糖化处理，然后用于步骤(3)发酵；预糖化条件为：温度45-52℃，ph 5-6，时间6-10h，纤维素酶的用量为2-6mg蛋白/g物料。
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【专利技术属性】
技术研发人员：李治斌，何妮玲，鲍杰，徐敏，刘修才，
申请(专利权)人：上海凯赛生物技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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