苯乳酸的微生物合成及分离研究进展

苯乳酸是一种高值有机酸和新型的天然防腐剂,可由乳酸菌等多种微生物代谢产生。苯乳酸有着较为宽广的抑菌谱,对大多数革兰氏阳性、阴性菌和真菌都有明显的抑菌作用,不仅作为天然抑菌剂可替代化学合成的防腐剂,而且可经聚合反应合成聚苯乳酸新型高分子材料,作为聚乳酸高分子的替代物。因此,苯乳酸在化工、制药、生物、材料和食品等领域有广阔的应用前景。本文从苯乳酸抑菌特性、微生物菌株、转化合成、代谢途径及下游分离纯化等方面,简述了其生物转化合成和分离的研究现状。微生物菌株是苯乳酸合成的关键,基因工程菌的转化能力虽然高效,但构建工程菌较复杂;从自然环境中筛选安全优良的菌株,可以简化转化合成过程,提高转化率和料液中苯乳酸的浓度;苯乳酸的分离纯化还处于实验室的规模,有待进一步探索以达到工业化的要求。

生物基聚苯乳酸新材料及其单体制备的研究进展

以可再生资源发酵制备的光学纯苯乳酸为单体合成的聚苯乳酸,是最新研究的一种芳香族生物基聚合物新材料,具有优异的热稳定性、机械强度和紫外吸收性能,成为继聚乳酸材料之后的重要聚合物材料,在工业领域具有潜在的广阔应用前景。高纯度苯乳酸单体的制备是聚苯乳酸工业化的关键。本文从聚苯乳酸的合成、苯乳酸单体的化学与生物合成方法及下游分离纯化等方面,对其研究现状进行了综述。苯乳酸的化学合成法有多条明确的路线,但步骤繁琐,反应条件苛刻,副产物多,尚不能工业化应用;生物合成法制备苯乳酸的反应条件温和,具有很好的可持续性;用生物安全性优良的高产菌株进行生物转化及酶法合成,成为苯乳酸工业化发展的重要方向。但是,采用常规纯化方法从生物发酵液或转化液中分离纯化得到苯乳酸时,尚存在处理量较小、工艺繁琐、反应条件苛刻等局限性;近几年兴起的晶胶介质层析分离技术,可简化分离纯化步骤,其产物纯度高,过程简便,有望成为苯乳酸分离的新方法。

晶胶固载副干酪乳杆菌及合成苯乳酸的实验研究

针对生物法合成苯乳酸存在成本高、高产菌株缺乏、工业化困难,稳定性低等问题,利用阴离子交换晶胶对副干酪乳杆菌的吸附作用,在发酵过程中形成复合生物催化剂,用于苯乳酸发酵和转化合成。对复合催化剂微观结构、形成过程特性、发酵和转化性能进行了测定。结果表明:发酵时投入晶胶可形成固载细胞的超大孔复合生物催化剂,不仅促进菌体生长,使生物量达7.10 mg·mL^-1,是同条件下无晶胶时的2.5倍,而且通过减轻底物抑制,将苯乳酸产量由0.71 mg·mL^-1提高到0.95 mg·mL^-1;以浓度0.5、1和2 mg·mL^-1的苯丙氨酸为底物,采用复合催化剂转化生成苯乳酸的产量是相应全细胞催化剂时的3、2.5和1.5倍。

副干酪乳杆菌的功能特性及其应用研究进展

副干酪乳杆菌(Lactobacillus paracasei)属于乳杆菌属,是一种革兰氏阳性细菌。它不仅具有抑菌和免疫调节性能,对人体有很好的益生作用,而且可以用于代谢合成重要的生物化学品,近几年引起了国内外的关注。本文对副干酪乳杆菌的菌株筛选鉴定、功能特性及其在微胶囊技术、L-乳酸生产、苯乳酸合成等方面的应用研究进展等进行了综述,同时对其研究发展方向进行了探讨。

葡聚糖甲基丙烯酸甲酯水溶液的相变特性及其晶胶微球的制备

葡聚糖衍生物作为组织工程支架载体和分离介质的基质材料,在生物医学工程和生物分离领域具有重要应用。晶胶介质是近几年研究的一种新型层析分离材料,但以葡聚糖衍生物为基质的晶胶介质则鲜有研究。今利用在线温度采集系统,通过测定葡聚糖甲基丙烯酸甲酯(Dex-MA)反应水溶液体系的冷冻曲线,研究了不同条件下该体系的液-固相变特性;并通过微流控聚焦成形方法,制备得到了以葡聚糖衍生物为基质的晶胶微球介质。结果表明,浓度为2%~10%(wt)葡聚糖甲基丙烯酸甲酯反应水溶液体系的结晶点温度在-0.54~0.25℃,起始结晶相变温度在-6.32^-13.26℃间随机分布;因此,维持冷冻温度约在-14℃以下,则可实现结晶相变致孔。以葡聚糖甲基丙烯酸甲酯反应水溶液体系为水相,乙酸乙酯溶液为油相,经微流控聚焦成形方法,于水相流速0.0054~0.0087 m×s^(-1)、油相流速0.0365~0.0433 m×s^(-1)下制备得到的葡聚糖衍生物晶胶微球,具有较均匀的粒径分布,平均粒径在1000~1400μm,随水相流速增大而增大,随油相流速增大而减小;其内部具有相互连通的超大孔隙,孔径尺寸为1~20μm。

控氧发酵对干酪乳杆菌合成苯乳酸的影响

在静置、搅拌及通气搅拌3种不同控氧条件下,分别用干酪乳杆菌Lactobacillus casei B3发酵及全细胞转化合成了苯乳酸,考察菌体生长、葡萄糖消耗及其发酵与转化合成苯乳酸的规律。结果表明:在转速100 r/min的搅拌条件下,L.casei B3发酵合成苯乳酸的浓度比静置发酵条件下提高了41.4%;但在空气流量2 L/min及转速100r/min的通气搅拌下,发酵合成苯乳酸的浓度较静置发酵时下降了60.3%;以8 g/L苯丙酮酸为底物,以相应静置、搅拌及通气搅拌条件下所得的菌体为全细胞催化剂转化合成苯乳酸,其摩尔转化率分别为67.2%、62.7%和35.9%。此结果说明:适度的搅拌促进了发酵过程的底物和产物传质,但充足或过量供氧会影响细胞内的转化合成酶系,不利于苯乳酸的全细胞转化合成。