大肠杆菌L-乳酸工程菌消除外源D-乳酸以提高光学纯度的研究

L-乳酸的同分异构体D-乳酸会引起代谢性酸中毒、肠道屏障受损或其他未知的危害,因此需要减少用作食品酸味剂的L-乳酸中的D-乳酸含量。该研究通过加入硝酸钠以加强大肠杆菌L-乳酸工程菌在厌氧条件下对外源D-乳酸的消除;同时敲除L-乳酸脱氢酶基因(lldD基因、ykgEFG基因)以降低其对L-乳酸的消耗。摇瓶发酵实验证明,敲除L-乳酸脱氢酶基因的工程菌HBUT-LB,在添加20 mmol/L硝酸钠后,可有效清除1 g/L的外源性D-乳酸。在7 L发酵罐中利用含有D-乳酸的廉价原料进行发酵,添加20 mmol/L硝酸钠相对于未添加硝酸钠,工程菌HBUT-LB的D-乳酸消耗速率提高460%,L-乳酸的光学纯度从99.32%提升到99.99%。同时,最终发酵液中无硝酸钠与亚硝酸钠残留。结果表明,大肠杆菌工程菌HBUT-LB在发酵过程中,通过添加硝酸钠,可有效消除外源D-乳酸,提高L-乳酸的光学纯度,具有精制超高光学纯度L-乳酸的工业应用价值。

构建大肠杆菌合成生物群落利用混合糖同步发酵生产L-乳酸

目的:实现大肠杆菌混合糖发酵产L-乳酸过程中对葡萄糖-木糖的同步利用。方法:以L-乳酸工程菌大肠杆菌JH16(E.coli B,△frdBC△pflB△ackA△adhE,ldhA::ldhL)为出发菌株,通过RED同源重组技术敲除木糖转运及代谢基因xylFGH、xylE和xylA,获得不能利用木糖的菌株大肠杆菌JH16031。以大肠杆菌JH2705(E.coli JH16,△ptsG△mglB)为出发菌株,敲除葡萄糖转运及代谢基因crr、malX和galP,获得不能利用葡萄糖的菌株大肠杆菌JH27071,以构建大肠杆菌合成生物群落。通过摇瓶和5 L发酵罐试验确定该合成生物群落在混合糖发酵时较优的混合接种比例。结果:以60 g/L葡萄糖和40 g/L木糖为碳源进行发酵,当JH16031与JH27071初始接种比为1∶50,初始OD_(600nm)=0.5,混合糖的利用率最高,在84 h内消耗97%的糖,并在96 h内结束发酵。葡萄糖消耗速率为705 mg/(L·h),木糖消耗速率为435 mg/(L·h),L-乳酸产率为951 mg/(L·h),L-乳酸产量达到92 g/L,糖酸转化率为91%。结论:构建大肠杆菌合成生物群落可实现利用混合糖发酵产L-乳酸过程中葡萄糖和木糖的同步利用。研究结果为工业发酵生产中,使用低成本的木质纤维素为原料,降低发酵成本,提高混合糖利用率提供技术支持。

强化厌氧表达dld基因以提高大肠杆菌工程菌发酵产L-乳酸的光学纯度

为去除廉价发酵原料中的D-乳酸从而提高发酵最终产物L-乳酸的光学纯度,该研究通过构建带有不同厌氧诱导启动子(pflBp6、pnirB、pflBp6-pnirB)的D-乳酸脱氢酶基因(dld)的表达质粒,并将其分别转入大肠杆菌(Escherichia coli)HBUT-L,加强其在发酵产L-乳酸的同时消除外源D-乳酸的能力。通过装液量与转速的单因素试验筛选最优的质粒表达条件及菌株,并在无机盐培养基与玉米浆培养基中进行发酵验证。结果表明,在装液量为200 mL/250 mL、转速为150 r/min的条件下,含有启动子pflBp6-pnirB的表达质粒的工程菌株HBUT-L4发酵18 h时D-乳酸脱氢酶活力最高,为81.1 U/g。在此条件下进行无机盐培养基和玉米浆培养基发酵时,工程菌株HBUT-L4相对于出发菌株HBUT-L,D-乳酸消耗速率分别提高250%、217%,L-乳酸的光学纯度分别从96.32%、98.48%提升至99.95%、99.98%。在大肠杆菌工程菌发酵L-乳酸的过程中,带有厌氧诱导启动子pflBp6-pnirB的表达质粒可提高D-乳酸脱氢酶活力,强化菌株消除外源D-乳酸,进而提高L-乳酸的光学纯度的能力,具有重要的工业化应用价值。

炔雌醇月缓释Poloxamer188复合聚L-乳酸电纺纤维的表征

目的考察在聚L-乳酸电纺纤维体系下,Poloxamer188复合量和炔雌醇的载药量对药物包裹和释放行为的影响。方法将炔雌醇、Poloxamer188、聚L-乳酸共同溶解在二氯甲烷中形成均相溶液后静电纺丝,其中Poloxamer188的复合量为聚L-乳酸质量的220%、240%、260%、280%、300%,炔雌醇的载量设为聚L-乳酸质量的5%、10%、15%。扫描电子显微镜观察纤维形态,差示热分析和X-射线衍射考察材料复合状态,高效液相色谱-紫外分光光度法测定释放介质中炔雌醇的含量,绘制释放曲线并拟合。结果所得产品均为微米级直径均匀无珠子结构的纤维。炔雌醇在纤维中复合良好,Poloxamer188在纤维表面有单体存在。炔雌醇在释放全程均为被增溶状态。随着Poloxamer188复合量的增高,药物释放量增加,随着炔雌醇载量的增高,药物释放量减少。Poloxamer188复合量为300%、炔雌醇载量为5%时,药物的百分释放量接近80%,缓释期可达28 d。释放曲线能够被Peppas方程式拟合。结论Poloxamer188复合量为聚L-乳酸的220%~300%时能够得到百分释放量较高的月缓释载炔雌醇电纺纤维。

利用竹基纤维素为碳源生物转化L-乳酸的潜力研究

以竹材制浆厂备料工段产生的废弃竹屑为原料,采用蒸汽爆破预处理且提取半纤维素后的竹基纤维素为碳源,同时对预处理前后竹屑采用扫描电子显微镜&能谱仪和激光粒度分析仪进行表征;用分步水解发酵工艺,结合高效液相色谱对发酵L-乳酸工艺关键参数进行了分析,探究了该碳源生物转化L-乳酸的潜力。结果表明,蒸汽爆破预处理提高了原料酶解还原糖释放量,在总固体(total solids,TS)质量浓度140 g/L、酶添加量60 FPU/g、酶解54 h条件下糖化,总糖质量浓度可达31.19 g/L。将糖化液用于发酵试验,在起始糖质量浓度19.43 g/L,发酵初始pH 6.5、菌株接种量5%、发酵17 h条件下,L-乳酸质量浓度可达6.28 g/L,其糖酸转化率高达80.87%。综上,该实验为竹基纤维素的利用提供了高值化途径参考。

抗菌性聚(L-乳酸)/单宁酸接枝薄膜的制备

分别合成聚(衣康酸-co-丁二醇)(PBI)和低分子量聚(L-乳酸)(OLLA),将两者混合后进行缩聚反应,得到聚(L-乳酸-co-衣康酸-co-丁二醇)(PLBI)。然后,采用单宁酸(TA)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)进行开环反应,制备了带有双键的光敏单宁酸(pTA)。最后,采用紫外光照表面接枝法制备了一系列抗菌性PLBI-pTA薄膜,对其化学结构、热学性能、力学性能、亲水性、疏水性及抗菌性能进行测试。结果表明,接枝pTA后,薄膜玻璃化转变温度及结晶度均降低,薄膜的断裂伸长率升高,最高可达328.1%,使PLBI-pTA薄膜具有较好的延展性。薄膜的水接触角由72.20°减小至30.47°,薄膜表面的亲水性得到提高。另外,随着pTA含量的增加,薄膜对大肠杆菌的杀菌率逐渐提升,最高可达86%。

W/O乳液电纺Poloxamer188■复合聚L-乳酸纤维的表征

目的探究Poloxamer188■复合聚乳酸W/O乳液在电纺纤维中的形态特征和材料复合性能。方法利用Poloxamer188■作为乳化剂,以Poloxamer188■和聚L-乳酸的二氯甲烷溶液作为油相,纯水作为水相,在水相与油相体积比为1∶10的条件下,通过超声波乳化技术制备出W/O型乳液,随后进行静电纺丝。通过光学显微镜观察纺丝所得产品的形态,并采用红外光谱、差示热分析、X-射线衍射和络合显色-分光光度法等技术手段,对释放出的Poloxamer188■进行测定,并绘制出时间-释放百分率曲线,以此对材料复合物进行详细表征。结果获取超细纤维,并随着Poloxamer188■复合量增加,红外光谱、差示热分析曲线和X-射线衍射图谱逐渐展现出Poloxamer188■的特征峰。Poloxamer188■从纤维中的释放表现出明显突释现象,随后是约48 h的缓释阶段,之后进入平台期。随着Poloxamer188■复合量提升,其突释量和平台期的释放量也随之增加,并呈现出线性关系。结论通过W/O乳液静电纺丝技术,可以制备出超细纤维。随着Poloxamer188■比例的调整,其与聚L-乳酸的复合程度也会相应改变。

乳酸片球菌L-乳酸脱氢酶基因的克隆及在大肠杆菌中的表达

与其它微生物相比,用大肠杆菌进行发酵生产乳酸有许多优势,但大肠杆菌没有L乳酸脱氢酶基因,不能利用糖发酵生产L乳酸.本文采用PCR技术,以乳酸片球菌(Pediococcusacidilactici)基因组DNA为模板,克隆得到L乳酸脱氢酶(Llactatedehydrogenase)基因,将该基因的ORF连接到表达质粒pET22b(+),获得重组质粒pETldhL.将pETldhL质粒转化大肠杆菌BL21株,实现了ldhL基因的表达;对含有ldhL基因的重组菌株进行表达研究,在30℃以IPTG诱导8h后,SDSPAGE分析可见明显特异性条带,酶活力达到6.49u/mL,是野生菌酶活力(2.82u/mL)的2.3倍.对重组表达的L乳酸脱氢酶生物学特性研究显示,它们的最适反应温度为27～30℃,最适反应pH为5.0～5.3.

双极膜电渗析分离发酵液中L-乳酸

采用三室型双极膜电渗析装置将发酵液中的L-乳酸钠转化为L-乳酸。探讨操作电压、流速、进料L-乳酸钠质量浓度等工艺参数对转化过程的影响,考察电渗析过程参数对转化率、物料损失率、电流效率和能耗等技术指标的影响。在最优操作条件下(流速40 L/h,电压15 V)对2 L的100.25 g/L乳酸钠发酵液进行分批重复电渗析处理。结果表明:整个过程的转化率为81.22%,损失率为1.5%,能耗为0.81 kW.h/kg,电流效率为91.8%,得到的L-乳酸质量浓度可达144.31 g/L。电渗析残液补糖后可回到发酵罐中用于发酵生产L-乳酸。

连续离子交换法分离L-乳酸的工艺设计及优化

与传统固定床离子交换工艺相比,连续离子交换分离L-乳酸具有连续、稳定、高效等显著优点。本实验基于静态吸附和固定床离子交换实验结果,设计优化连续离子交换工艺,实现了L-乳酸经济、连续、高效分离。通过静态吸附实验,筛选出最优树脂为732树脂,可在1min内达到吸附平衡,吸附量达345.97mg/g;最佳解吸剂为0.5moL/L H2SO4溶液。通过固定床离子交换实验,确定最佳进料流速40mL/min、最佳高径比7.5:1、穿透时间21.5min,用0.5mol/L H2SO4溶液进行解吸,解吸率超过97%。通过连续离子交换实验,确定了交换区(1#～6#)、交换后水洗区(18#～20#)、再生区(12#～17#)、再生后水洗区(9#～11#)和产品顶水区(7#～8#)的最佳进料流速分别为40、40、140、35mL/min和20mL/min,且各出口浓度呈周期性稳定变化。

细菌L-乳酸发酵培养基的优化

利用热葡糖苷酶芽胞杆菌(Geobacillus thermoglucosidasius)TL-4厌氧发酵生产L-乳酸,为降低L-乳酸生产成本,以农产品及副产物为主要原料,通过单因子试验确定了TL-4产L-乳酸的碳源及氮源,并运用正交试验对摇瓶发酵不同氮源的组合进行了研究,确定了发酵培养基中影响产酸的主要因子及配比。优化发酵培养基为葡萄糖160g/L,小肽发酵液10g/L,玉米浆5g/L,摇瓶发酵L-乳酸产量可达152.5g/L。

产高纯度L-乳酸大肠杆菌基因工程菌的初步研究

本文以鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)基因组为模板,扩增出L-乳酸脱氢酶基因ldh,将其连接到表达载体pSE380,转化到D-乳酸脱氢酶及丙酮酸甲酸裂解酶双缺失的大肠杆菌FMJ144中,摇瓶发酵得到3.5g/L的高纯度为99%的L-乳酸。

模压挤出条件对聚(D,L-乳酸)及其复合材料力学性能的影响

在辛酸亚锡的催化下由丙交酯开环聚合制备了聚 ( D,L) -乳酸 ( PDL L A) ,并用二苯基甲烷二异氰酸酯( MDI)作为扩链剂分别合成了 MDI扩链聚 ( D,L) -乳酸 ( PDL L A/ MDI)和 MDI扩链聚 ( D,L) -乳酸 /羟基磷灰石( PDL L A/ HA/ MDI)复合材料。采用自行设计的模压挤出设备着重研究了成型加工条件对这两类可生物降解材料力学性能的影响。实验结果表明 ,在最佳条件下 PDL L A和 PDL L A/ MDI的弯曲强度分别为 3 5 .1MPa和 5 1.3MPa,弯曲模量分别为 2 413 .6MPa和 183 0 .9MPa,PDL L A/ HA和 PDL L A/ HA/ MDI复合材料的弯曲强度分别为 3 1.2 MPa和 5 5 .4MPa,弯曲模量分别为 173 5 .0 MPa和 2 0 68.5 MPa,可见 ,MDI扩链可显著提高 PDL L A和PDL L A/

聚乙二醇单甲醚一聚(D,L-乳酸)嵌段共聚物的研究

采用熔融缩聚反应合成一系列聚(D,L-乳酸)(PDLLA)/聚乙二醇单甲醚(mPEG)两亲性二嵌段共聚物(PEDLLA),采用IR、1H-NMR、DSC、WAXD和TEM等手段分析和研究PEDLLA的结构与性能。实验结果表明,PEDLLA的结构和组成与设计相一致,结晶度和熔点均低于均聚物,且随着PEDLLA中PDLLA含量的增加,mPEG嵌段熔点降低,随着PDLLA嵌段相对分子质量的增大,PEDLLA降解速率增大。载药纳米粒呈核壳结构,载药量达30%。

细菌L-乳酸发酵的研究

介绍了L-乳酸的生产方法、检测方法及提取工艺,阐述了国内外发酵生产L-乳酸的研究进展与生产现状,并对今后L-乳酸的研究提出了一些建议。

聚L-乳酸性能、制备及其用途最新进展

综述了国内外L-乳酸和聚L-乳酸性能、制备及其用途的最新状况。重点讲述了L-乳酸发酵工艺的发展概况和聚L-乳酸的改性,同时给出了L-乳酸及聚L-乳酸制备的研究展望。

单酶法快速测定发酵液中的L-乳酸

介绍一种简便、快速测定发酵液中Ｌ－乳酸的新方法．采用不依赖ＮＡＤ的Ｌ－乳酸脱氢酶（Ｌ－ＬＤＨ），以菲咯啉铁复合物（Ｏ－ｐｈｅｎａｔｈｒｏｌｉｎｅ－Ｆｅ３＋）作为其电子受体，吸收波长５１０ｎｍ，在７５１分光光度计上直接测定发酵液中的Ｌ－乳酸．

高光学纯度L-乳酸与可降解塑料聚L-乳酸

人类为了生存和发展,必须重视环境保护,为了解决废弃塑料制品的污染,世界各国普遍重视降解塑料的研究开发。我国在可降解塑料研究开发方面起步也不晚,在技术水平上、产品性能上已经取得长足的进步,获得许多可喜的成果。例如可降解快餐盒以及各种包装材料等,其中有淀粉类、纤维素生物崩坏性材料,但作为骨架有 PE、PP、PVC 以及 PS 等。这些化学合成的骨架确很难降解。100%可降解塑料也正在研究开发之中,与发达国家相比还有一段距离。尤其在大工业生产和产业化市场开发等方面仍有较大的差距。

L-乳酸及其衍生物在食品工业中的应用

L-乳酸是近年来国内外发展很快的一种有机酸。由于人体只能代谢L型乳酸,D型乳酸摄入人体后,会导致代谢紊乱,产生酸中毒,因此从健康角度考虑,用L-乳酸取代D-乳酸和DL-乳酸具有重要意义。本文介绍了乳酸及其衍生物在食品工业中的应用。

L-乳酸细菌培养条件的研究

对突变株干酪乳杆菌(Lactobacillus casei)FH2-8-9菌体培养条件、液体培养基成分进行了研究。结果证明,发酵过程中pH的调节及H+和游离乳酸的添加可以促进菌体生长,并提高了L-乳酸的产量;培养基中添加乳糖和果糖、酵母膏和蛋白胨、CaCO3对菌体生长和产酸均有重要影响;调节葡萄糖与丙酮酸钠的比例为9∶3,并在发酵42h时添加丙酮酸钠,L-乳酸产量可达75g/L。