【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及乳酸制备，具体涉及一种基于葡萄糖发酵的高产量l-乳酸制备方法。
技术介绍
1、l-乳酸作为一种重要的有机酸，在各个领域都有着广泛的应用，首先，在食品工业中，l-乳酸常被用作食品酸味调味剂和食品防腐剂，其酸味温和清爽，能够提升食品的口感和风味，常见于酸奶、酸奶饮料、果汁等产品中，同时，l-乳酸还可作为面包、蛋糕等烘焙食品的酸味剂，调节面团的酸碱平衡，改善面包的质地和口感，其次，在医药领域，l-乳酸具有生物可降解性和生物相容性，被广泛应用于医疗敷料、缝合线、药物输送系统等方面，总的来说，l-乳酸作为一种多功能的有机酸，在食品、医药和化工等领域都发挥着重要作用，其广泛的应用前景与其独特的性质和多样的功能密不可分，为各个行业带来了更多的可能性和发展机遇。
2、然而传统的l-乳酸制备方法存在生产效率低、成本高、废物排放多等问题，不符合当今社会对于可持续发展和环保生产的要求，为解决上述问题，我们提出一种基于葡萄糖发酵的高产量l-乳酸制备方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于葡萄糖发酵的高产量l-乳酸制备方法，解决
技术介绍
中提出的问题。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种基于葡萄糖发酵的高产量l-乳酸制备方法，包括以下步骤：
4、s1：发酵菌种选择、用于根据具体的生产需求和发酵条件进行调整，通过科学选择和优化菌种，可以显著提高发酵效率，增加l-乳酸的产量，并确保生产过程
5、s2：发酵条件优化、通过优化温度、ph值、氧气浓度和营养物质，可以显著提高乳酸菌的发酵效率，增加l-乳酸的产量，并确保生产过程的稳定性和可控性；
6、s3：培养基的配制、可以保证培养基的质量和稳定性，为乳酸菌的高效发酵提供良好的环境；
7、s4：发酵工艺控制、通过发酵工艺控制，可以显著提高l-乳酸的产量和纯度，确保生产过程的稳定性和可控性；
8、s5：产物的分离与纯化、通过固液分离、酸析和浓缩以及纯化步骤，可以有效提取和纯化l-乳酸，得到高品质的产物；
9、s6：副产物的处理、通过合理的废物处理措施，可以最大程度地减少对环境的影响，确保生产过程的环保性和可持续发展。
10、优选地，所述s1中，可选用乳酸乳球菌(lactococcus lactis)、植物乳杆菌(lactobacillus plantarum)或罗伊氏乳杆菌(lactobacillus reuteri)；
11、其中乳酸乳球菌能够高效利用葡萄糖生成l-乳酸，并且对环境的适应能力强，最佳生长温度为30-37℃，最适ph值为6.0-6.5，可以在较短时间内能快速启动发酵过程，生成高浓度的l-乳酸；
12、其中植物乳杆菌具有良好的发酵性能，能够在较宽的温度和ph范围内生长，最佳生长温度为30-40℃，最适ph值为5.5-6.5，能够耐受较高的乳酸浓度，适合长时间连续发酵；
13、其中罗伊氏乳杆菌不仅发酵效率高，还能在一定程度上耐受高浓度的乳酸，最佳生长温度为30-35℃，最适ph值为5.0-6.0，适用于高浓度葡萄糖发酵体系，能够在高酸环境下持续生产l-乳酸。
14、优选地，所述s1中，可先进行小规模发酵实验，验证筛选菌种在不同温度、ph值和葡萄糖浓度下的发酵性能，根据实验结果，选择一株或多株菌种进行优化组合，以实现高效发酵和高产量l-乳酸生产。
15、优选地，所述s2中，可保持发酵温度在35℃左右，以保证菌种的高效代谢，通过温度梯度实验确定最佳温度，使用恒温控制系统精确维持该温度，同时发酵过程中乳酸的积累会导致ph值下降，因此需要维持ph值在5.5-6.5之间，可以使用在线ph监测系统，实时监控并自动调节ph值，通过添加缓冲液(如磷酸盐)稳定ph。
16、优选地，所述s2中，大多数乳酸菌在厌氧或微氧条件下具有更高的发酵效率，因此在发酵初期提供适量氧气，以促进菌种的初期生长，随后保持厌氧状态，在培养基中添加适量的氮源(如酵母浸粉)、维生素和矿物质(如玉米浆)以促进菌种的生长和代谢，以确定最佳营养物质浓度，确保满足菌种的生长需求而不过量添加。
17、优选地，所述s3中，采用葡萄糖作为主要碳源，并配制合适的培养基成分，以满足乳酸菌的生长需求，具体配方为葡萄糖：100-150g/l(称取所需量的葡萄糖，溶解于适量蒸馏水中)、酵母浸粉：10g/l(称取所需量的酵母浸粉，加入到溶解葡萄糖的溶液中，搅拌均匀)、磷酸二氢钾：2g/l(称取所需量的磷酸二氢钾，加入到溶液中，搅拌至完全溶解)、硫酸镁：0.2g/l(称取所需量的硫酸镁，加入到溶液中，搅拌至完全溶解)和其他微量元素和维生素(根据具体需求称取相应量的微量元素和维生素，加入到溶液中，搅拌均匀)。
18、优选地，所述s3中，培养基的配制步骤为将所有成分溶解在适量的蒸馏水中，确保每一种成分都充分溶解，避免结晶或沉淀，用蒸馏水将溶液体积调节至所需的总量，确保培养基成分的浓度准确，将配制好的培养基进行灭菌处理，常用方法是121℃高压蒸汽灭菌20分钟，确保培养基无菌，避免杂菌污染，最后灭菌后的培养基冷却至室温，准备用于发酵过程。
19、优选地，所述s4中，首先将配制好的培养基加入发酵罐，进行灭菌处理并冷却至发酵温度，再接种适量的乳酸菌种，密封发酵罐并启动搅拌和通气系统，启动温控系统，设定发酵温度为35℃，并实时监测温度变化，启动ph控制系统，设定ph范围为5.5-6.5，实时监测ph值，并自动调节酸碱溶液的添加，调节搅拌速度为100-200rpm，确保培养基均匀混合，根据发酵阶段调节通气量，初期控制在0.3-0.5vvm，后期控制在0.1-0.2vvm，最后定期取样分析发酵液中的l-乳酸浓度、菌体密度和ph值，调整发酵参数以优化生产效果，根据分析结果确定最佳发酵时间，通常为24-48小时，发酵结束后，停止搅拌和通气，将发酵液转移到下一个处理。
20、优选地，所述s5中，使用离心或过滤技术将发酵液中的固体杂质去除，离心速度建议在3000-5000rpm，采用微滤或超滤膜，根据颗粒大小和固液分离效率选择合适的过滤器，接着向发酵液中加入适量硫酸或盐酸，调节ph至1.5-2.0，使l-乳酸析出，将发酵液转移至反应容器中，按比例向反应容器中加入硫酸或盐酸，逐步降低ph值至目标范围，在低ph条件下，l-乳酸析出并形成沉淀，通过蒸发浓缩的方法提高乳酸浓度，其中浓缩温度控制在50-60℃，避免高温分解l-乳酸，最后采用离子交换树脂或活性炭吸附等技术进一步纯化l-乳酸，去除残留杂质，可先将浓缩后的液体通过预处理步骤去除大部分杂质，将预处理后的溶液通过离子交换柱进行离子交换吸附，去除无机离子和其他有机杂质，再收集流出液，得到高纯度的l-乳酸溶液。
21、优选地，所述s6中，采用活性污泥法或厌氧消化等生物处理方法，通过微生物降解有机废物，将有机物转化为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于葡萄糖发酵的高产量L-乳酸制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量L-乳酸制备方法，其特征在于，所述S1中，可选用乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)、植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)或罗伊氏乳杆菌(Lactobacillus reuteri)；
3.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量L-乳酸制备方法，其特征在于，所述S1中，可先进行小规模发酵实验，验证筛选菌种在不同温度、pH值和葡萄糖浓度下的发酵性能，根据实验结果，选择一株或多株菌种进行优化组合，以实现高效发酵和高产量L-乳酸生产。
4.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量L-乳酸制备方法，其特征在于，所述S2中，可保持发酵温度在35℃左右，以保证菌种的高效代谢，通过温度梯度实验确定最佳温度，使用恒温控制系统精确维持该温度，同时发酵过程中乳酸的积累会导致pH值下降，因此需要维持pH值在5.5-6.5之间，可以使用在线pH监测系统，实时监控并自动调节pH值，通过添加缓冲液(如
5.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量L-乳酸制备方法，其特征在于，所述S2中，大多数乳酸菌在厌氧或微氧条件下具有更高的发酵效率，因此在发酵初期提供适量氧气，以促进菌种的初期生长，随后保持厌氧状态，在培养基中添加适量的氮源(如酵母浸粉)、维生素和矿物质(如玉米浆)以促进菌种的生长和代谢，以确定最佳营养物质浓度，确保满足菌种的生长需求而不过量添加。
6.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量L-乳酸制备方法，其特征在于，所述S3中，采用葡萄糖作为主要碳源，并配制合适的培养基成分，以满足乳酸菌的生长需求，具体配方为葡萄糖：100-150g/L(称取所需量的葡萄糖，溶解于适量蒸馏水中)、酵母浸粉：10g/L(称取所需量的酵母浸粉，加入到溶解葡萄糖的溶液中，搅拌均匀)、磷酸二氢钾：2g/L(称取所需量的磷酸二氢钾，加入到溶液中，搅拌至完全溶解)、硫酸镁：0.2g/L(称取所需量的硫酸镁，加入到溶液中，搅拌至完全溶解)和其他微量元素和维生素(根据具体需求称取相应量的微量元素和维生素，加入到溶液中，搅拌均匀)。
7.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量L-乳酸制备方法，其特征在于，所述S3中，培养基的配制步骤为将所有成分溶解在适量的蒸馏水中，确保每一种成分都充分溶解，避免结晶或沉淀，用蒸馏水将溶液体积调节至所需的总量，确保培养基成分的浓度准确，将配制好的培养基进行灭菌处理，常用方法是121℃高压蒸汽灭菌20分钟，确保培养基无菌，避免杂菌污染，最后灭菌后的培养基冷却至室温，准备用于发酵过程。
8.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量L-乳酸制备方法，其特征在于，所述S4中，首先将配制好的培养基加入发酵罐，进行灭菌处理并冷却至发酵温度，再接种适量的乳酸菌种，密封发酵罐并启动搅拌和通气系统，启动温控系统，设定发酵温度为35℃，并实时监测温度变化，启动pH控制系统，设定pH范围为5.5-6.5，实时监测pH值，并自动调节酸碱溶液的添加，调节搅拌速度为100-200rpm，确保培养基均匀混合，根据发酵阶段调节通气量，初期控制在0.3-0.5vvm，后期控制在0.1-0.2vvm，最后定期取样分析发酵液中的L-乳酸浓度、菌体密度和pH值，调整发酵参数以优化生产效果，根据分析结果确定最佳发酵时间，通常为24-48小时，发酵结束后，停止搅拌和通气，将发酵液转移到下一个处理。
9.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量L-乳酸制备方法，其特征在于，所述S5中，使用离心或过滤技术将发酵液中的固体杂质去除，离心速度建议在3000-5000rpm，采用微滤或超滤膜，根据颗粒大小和固液分离效率选择合适的过滤器，接着向发酵液中加入适量硫酸或盐酸，调节pH至1.5-2.0，使L-乳酸析出，将发酵液转移至反应容器中，按比例向反应容器中加入硫酸或盐酸，逐步降低pH值至目标范围，在低pH条件下，L-乳酸析出并形成沉淀，通过蒸发浓缩的方法提高乳酸浓度，其中浓缩温度控制在50-60℃，避免高温分解L-乳酸，最后采用离子交换树脂或活性炭吸附等技术进一步纯化L-乳酸，去除残留杂质，可先将浓缩后的液体通过预处理步骤去除大部分杂质，将预处理后的溶液通过离子交换柱进行离子交换吸附，去除无机离子和其他有机杂质，再收集流出液，得到高纯度的L-乳酸溶液。
10.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量L-乳酸制备方法，其特征在于，所述S6中，采用活性污泥法或厌氧消化等生...
【技术特征摘要】
1.一种基于葡萄糖发酵的高产量l-乳酸制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量l-乳酸制备方法，其特征在于，所述s1中，可选用乳酸乳球菌(lactococcuslactis)、植物乳杆菌(lactobacillusplantarum)或罗伊氏乳杆菌(lactobacillus reuteri)；
3.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量l-乳酸制备方法，其特征在于，所述s1中，可先进行小规模发酵实验，验证筛选菌种在不同温度、ph值和葡萄糖浓度下的发酵性能，根据实验结果，选择一株或多株菌种进行优化组合，以实现高效发酵和高产量l-乳酸生产。
4.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量l-乳酸制备方法，其特征在于，所述s2中，可保持发酵温度在35℃左右，以保证菌种的高效代谢，通过温度梯度实验确定最佳温度，使用恒温控制系统精确维持该温度，同时发酵过程中乳酸的积累会导致ph值下降，因此需要维持ph值在5.5-6.5之间，可以使用在线ph监测系统，实时监控并自动调节ph值，通过添加缓冲液(如磷酸盐)稳定ph。
5.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量l-乳酸制备方法，其特征在于，所述s2中，大多数乳酸菌在厌氧或微氧条件下具有更高的发酵效率，因此在发酵初期提供适量氧气，以促进菌种的初期生长，随后保持厌氧状态，在培养基中添加适量的氮源(如酵母浸粉)、维生素和矿物质(如玉米浆)以促进菌种的生长和代谢，以确定最佳营养物质浓度，确保满足菌种的生长需求而不过量添加。
6.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量l-乳酸制备方法，其特征在于，所述s3中，采用葡萄糖作为主要碳源，并配制合适的培养基成分，以满足乳酸菌的生长需求，具体配方为葡萄糖：100-150g/l(称取所需量的葡萄糖，溶解于适量蒸馏水中)、酵母浸粉：10g/l(称取所需量的酵母浸粉，加入到溶解葡萄糖的溶液中，搅拌均匀)、磷酸二氢钾：2g/l(称取所需量的磷酸二氢钾，加入到溶液中，搅拌至完全溶解)、硫酸镁：0.2g/l(称取所需量的硫酸镁，加入到溶液中，搅拌至完全溶解)和其他微量元素和维生素(根据具体需求称取相应量的微量元素和维生素，加入到溶液中，搅拌均匀)。
7.根据权利要求1所述的一种基于葡萄糖发酵的高产量l-乳酸制备方法，其特征在于，所述s3中，培养基的配制步骤为将所有成分溶解在适量的蒸馏水中，确保每一种成分都充分溶解，避免结晶或沉淀，用蒸馏水将溶液体积调节至所需的总量，确保培养基成分的浓度准确，将配制好的培养基进行灭菌处...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍书怀，陈道宇，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院共青分院，
类型：发明
国别省市：
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