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乳酸是一种重要的有机酸,在医药、食品、化工等领域应用广泛,作为原料,可以合成生物降解材料聚乳酸(PLA),PLA应用于药物,组织工程,医院等领域,同时,可望代替传统塑料,从根本上解决“白色污染”问题。与传统游离发酵相比,采用固定化米根霉发酵生产L-乳酸,可大大缩短发酵周期,解决菌丝结团问题,且固定化细胞重复稳定性好。本文采用的一种新型支架,由不锈钢细网和棉布组成,其空间网状结构对米根霉有很好的固定化作用。本文分别以葡萄糖,玉米淀粉,纤维素为碳源,检验支架的固定化发酵效果。首先,以葡萄糖为原料进行发酵。种子培养阶段:葡萄糖初始浓度为50.00 g/L,酵母浓度为2.50 g/L.在培养24h后,菌体浓度达到6.80 g/L。发酵阶段:葡萄糖初始浓度为80.00 g/L,在温度为33℃,摇床转速为180 rpm,装液量为20%,支架数为3个,时间为48h,发酵过程中及时补加CaCO3的条件下,L-乳酸平均浓度可达50.00 g/L,,转化率接近65.0%,平均产率为1.2g/ (L·h)。与游离发酵相比,固定化发酵乳酸浓度,转化率,产率分别提高了79%,250%和150%,发酵周期提前了24h,且能重复发酵7个批次.在补料发酵中,140h后,获得的乳酸累计浓度为87.30g/L。其次,以玉米淀粉为原料进行发酵。玉米淀粉在经过双酶法水解后用于发酵过程。发酵阶段:玉米淀粉浓度120g/L,尿素浓度2g/L,在支架数量3个,发酵温度33℃,摇床转速190rpm,装液量20%,发酵过程中及时补加CaCO3的条件下下,经60h发酵后乳酸浓度可达82.51g/L,对糖转化率可达68.7%,平均产率为1.4 g/ (L·h),生物量浓度保持在8.20g/L以上。与游离发酵相比,L-乳酸产量,产率,转化率比游离发酵分别提高了76%,111%和76 %。在重复批次发酵中有很好的稳定性。经过180h补料发酵后,乳酸累计浓度可达94.60g/L。然后,以纤维素为原料进行同步糖化发酵。前期纤维素酶水解:选择250mL三角瓶反应体系,加入48.8mL柠檬酸缓冲液和2g预处理后秸秆,再加入无机盐:KH2PO4 0.3g/L,MgSO4 .7H2O 0.25g/L,ZnSO4 .7H2O 0.08g/L,121℃灭菌20min后,加入1.2mL纤维素酶于50℃酶解24h;同步糖化发酵:把用2个支架固定好的米根霉菌体转入上边的发酵液中, 35℃,200rpm,固液比为0.04条件下发酵120h,发酵液pH值通过加入灭菌后的碳酸钙控制。最终,L-乳酸产量为16.00g/L,转化率可达40.0%,平均产率为0.1 g/ (L·h)。最后,以支架为固定化载体进行了鼓泡式生物反应器发酵实验,在种子培养6h后,液体培养基中的孢子全部吸附到支架上。采用单因素法,确定了鼓泡式生物反应器最佳发酵条件:通气量为0.5vvm,温度为32℃,反应4h时再加入CaCO3。连续进行了9批次重复发酵实验,获得的平均乳酸浓度为54.86g/L,平均转化率为80%,平均产率为0.57 g/L.h。与游离发酵相比,支架固定化发酵乳酸浓度提高了78%,转化率提高了78.2%。参与乳酸发酵时间延长了36h。