PLA由乳酸聚合而成

PLA由乳酸聚合而成第1頁/共25頁碳源-小麥淀粉

發(fā)酵過程需要補(bǔ)充碳源，可以是其他產(chǎn)業(yè)的一些廢棄物。如甜菜產(chǎn)糖過程中的蜜糖，乳牛業(yè)中的乳清或大豆蛋白生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大豆粉等。小麥與其他碳源相比具有一定的優(yōu)勢(shì)，其水分較蜜糖少，有更多的熱量，方便儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。糖以淀粉的形式存在，谷物顆粒包含的營養(yǎng)易于同其他副產(chǎn)品分開，如麩糠等。第2頁/共25頁

在微生物發(fā)酵中，小麥作為一種碳源，較其他碳源有著顯著優(yōu)點(diǎn)。谷類由于其含水量比糖蜜小的多，更加富有能量和方便運(yùn)輸。谷物中糖以淀粉的形式存在，谷物中包含了多種營養(yǎng)成分，且并很容易地分離出來，并作為商品予以出售，如糠、面筋和淀粉。而面筋作為面包烤制廠的原料，是其中最有利可圖的部分。第3頁/共25頁淀粉一般含有兩種組分：由100，000多個(gè)葡萄糖殘基組成單條直鏈的直鏈淀粉和約20~40殘基就有一個(gè)以α-1,6連接的分支，而線形鏈處以α-1,4連接的支鏈淀粉。而通過酸水解或由α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶組成的雙重酶系統(tǒng)，這兩種形式的淀粉都能夠轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵糖。第4頁/共25頁經(jīng)典的乳酸發(fā)酵流程由幾種僅僅加入基本的生長組分，如合適的礦質(zhì)元素和蛋白類營養(yǎng)物質(zhì)，或者結(jié)合化學(xué)/酶水解的機(jī)械處理的底物預(yù)處理開始。預(yù)處理的目的是使碳源能夠被乳酸菌發(fā)酵所利用，這樣預(yù)處理的底物作為可再生資源能繼續(xù)分解更多的聚合糖類成為單糖。第5頁/共25頁一個(gè)過程已經(jīng)被弄清楚，在這個(gè)過程中，面粉在面筋分離出來前被水解，而水解和發(fā)酵是分開進(jìn)行的。在這個(gè)過程中，商業(yè)的酶類水解了淀粉。這個(gè)流程的缺點(diǎn)就是酶的費(fèi)用占了生產(chǎn)費(fèi)用的相當(dāng)一部分，并且還求其他的設(shè)備。另一個(gè)流程中，面筋在淀粉水解前被從谷物中分離出來，通過絲狀真菌曲霉將淀粉分解成為葡萄糖。第6頁/共25頁

許多分解淀粉的乳酸菌已經(jīng)被鑒定，而利用其中的一種菌體來發(fā)酵是在利用淀粉的乳酸發(fā)酵的最可行的方案。大多數(shù)分解淀粉的乳酸菌是從熱帶的淀粉作物的食品發(fā)酵中得來的。從貝寧玉米酵母中分離出的發(fā)酵乳桿菌OgiE1已被證明在淀粉培養(yǎng)基上有0.39/h的增長率，而在不同糖類制品的培養(yǎng)基中有0.37~0.46/h的增長率。從木薯根分離出來的植物乳桿菌A6在淀粉培養(yǎng)基上有0.43/h的增長率，而在木薯酸淀粉發(fā)酵中分離的乳桿菌在淀粉培養(yǎng)基上有0.35/h的增長率。第7頁/共25頁在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，為了找出利用brownjuice（棕汁）和小麥淀粉生產(chǎn)聚乳酸的合適菌株，對(duì)六種淀粉乳酸菌株進(jìn)行了測(cè)試。第8頁/共25頁為了測(cè)試發(fā)酵實(shí)驗(yàn)中的淀粉分解菌株，準(zhǔn)備了一組合成培養(yǎng)基，以便作為接下來的微生物生長的吸光度測(cè)試做對(duì)照（由于棕汁不透明的性質(zhì)，這當(dāng)然在棕汁為培養(yǎng)基的情況下是不可能的）。培養(yǎng)基中糖分的組成參照了棕汁中糖類的組成，另外還按20g/L的糖分終濃度向其中補(bǔ)加了淀粉。實(shí)驗(yàn)中這個(gè)培養(yǎng)基按照加入淀粉后的棕汁成分配制，是為了檢測(cè)這些混合糖類的利用率和這些微生物的淀粉酶在這些糖類存在的情況下的產(chǎn)率（淀粉利用率）。第9頁/共25頁材料和方法：菌株淀粉乳酸菌的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)在法國（？Unitéderecherche106“Nutrition,Alimentation,Sociétés”Intstitutederecherchepourledéveloppement,IRD,Montpellier）研究所被做過，他們也熱心地提供了這些淀粉分解菌株，表1中列出了本實(shí)驗(yàn)所用菌株。第10頁/共25頁發(fā)酵培養(yǎng)基：該合成培養(yǎng)基以葡萄糖、果糖、蔗糖和淀粉組成的混合物做為碳源。葡萄糖和蔗糖加入和棕汁中的葡萄糖和蔗糖一樣量（見表2）。均勻的棕汁中含有4.8g/L的果糖和4.3g/L的果聚糖（見表2）：這是由42組不同的棕汁得出來的。由于棕汁中的果聚糖（或部分果聚糖）經(jīng)常被真菌存在的條件下的酶水解成為果糖，在合成培養(yǎng)基中果糖的量被定為6g/L（參照研究中一組含高果糖的棕汁）。另外補(bǔ)加可溶性淀粉使糖份的終濃度為20g/L。第11頁/共25頁蛋白質(zhì)以大豆蛋白胨（植物蛋白）和酵母浸出液的形式被加入，礦質(zhì)元素則按與MRS培養(yǎng)基（一個(gè)完整的以葡萄糖作為碳源的Amylovorans合成培養(yǎng)基，已經(jīng)被作為培養(yǎng)乳酸菌的常用培養(yǎng)基很多年了）相同的量加入。聚山梨醇酯80被從中除去，因?yàn)樵?001年GuyotandMorlon-Guyot就證實(shí)了它在用這種培養(yǎng)基的淀粉乳酸桿菌培養(yǎng)中無任何作用。該含糖和淀粉的合成培養(yǎng)基的組分見表2第12頁/共25頁表1

用混合糖和淀粉的合成培養(yǎng)來培養(yǎng)的淀粉分解的乳酸菌株和囊球菌株Strain

LactobacillusplantarumA6LactobacillusfermentumOgiE1LactobacillusmanihotivoransOND30LactobacillusamylovoransLactobacillusamylophilusLeuconostocSt3-28第13頁/共25頁表2

棕汁、MRS液體培養(yǎng)基和糖淀粉培養(yǎng)基成分組成

第14頁/共25頁第15頁/共25頁結(jié)果分批發(fā)酵曲線：包含生長曲線和pH值（未加控制）的變化

1.L.plantarumA6

（兩組）

Time(h)In（OD）pH特點(diǎn)：最大特定生長速率是0.4和0.43h-1；

pH在10小時(shí)的發(fā)酵中降到了4.5左右

碳源轉(zhuǎn)變單糖淀粉（6小時(shí)）

第16頁/共25頁2.L.manihotivoransOND30（兩組）

Time(h)In(OD)pH特點(diǎn)：最大特定生長速率是0.54和0.46h-1pH值4.5（10小時(shí)）

4（30小時(shí)）

第17頁/共25頁3.L.fermentumOgiE1

（兩組）

Time(h)In（OD）pH特點(diǎn)：最大特定生長速率是0.7和0.85h-1

發(fā)酵5小時(shí)后死亡

pH值4（5～6小時(shí)）

pH可能導(dǎo)致其死亡第18頁/共25頁4.LeuconostocSt3-28

（一組）

Time(h)In（OD）pH特點(diǎn)：相對(duì)較慢最大特定生長速率是0.25h-1pH值4（25～30小時(shí)）第19頁/共25頁5.Lactobacillusamylovorus

（一組）

Time（h）

In(OD)pH特點(diǎn)：生長很緩慢

pH值4（50小時(shí)）不適合布朗汁發(fā)酵生產(chǎn)乳酸第20頁/共25頁6.Lactobacillusamylophilus

Time(h)In(OD）pH特點(diǎn)：生長很緩慢

pH值4（50小時(shí)）不適合布朗汁發(fā)酵生產(chǎn)乳酸第21頁/共25頁有機(jī)酸和淀粉分析

第22頁/共25頁1.L.plantarumA6：乳酸產(chǎn)量大約是14g/l

在一定程度上利用了淀粉2.L.manihotivoransOND30LeuconostocSt3-28能產(chǎn)生α-淀粉酶，但在含有葡萄糖，果糖和蔗糖等糖的培養(yǎng)基中并不利用淀粉3.L.fermentumOgi對(duì)淀粉利用最好，6小時(shí)候淀粉消耗完全乳酸產(chǎn)量很低，約7g/l

在含果糖或蔗糖的培養(yǎng)基形成甘露醇有醋酸產(chǎn)生4.LeuconostocSt3-28乳酸產(chǎn)量為14g/l

在含糖培養(yǎng)基中不利用淀粉

結(jié)論：L.plantarumA6是唯一的既有很好的乳酸產(chǎn)量又能利用淀粉第23頁/共25頁討論L.plantarumA6既有很好的乳酸產(chǎn)量又能利用淀粉生長速率是0.41h-1。優(yōu)化發(fā)酵過程改善菌株性能，L.plan