您的位置:首页 > PPT课件 > 疾病课件PPT > 乳酸发酵介绍PPT

乳酸发酵介绍PPT下载

素材编号:
240402
素材授权:
免费下载
素材格式:
ZIP/RAR
素材上传:
weishenhe
上传时间:
2018-04-16
素材大小:
1.69 MB
素材类别:
疾病课件PPT
网友评分:

素材预览

乳酸发酵介绍PPT

乳酸发酵介绍PPT免费下载是由PPT宝藏(www.pptbz.com)会员weishenhe上传推荐的疾病课件PPT, 更新时间为2018-04-16,素材编号240402。

这是乳酸发酵介绍PPT,主要介绍了概述;乳酸的理化性质;乳酸的用途;乳酸发酵的工艺及控制;小结,欢迎点击下载乳酸发酵介绍PPT哦。ADI 0-33000IU/Kg(bw) (FAO/WHO,1994) 乳酸链球菌是多肽,食用后在消化道中很快被蛋白水解酶分解成氨基酸,不会改变肠道内正常菌群,以及引起常用其他抗菌素所出现的抗药性,更不会与其它抗菌素出现交叉抗性。

发酵法生产乳酸技术进展 一.概述 乳酸发酵:指糖经无氧酵解而生成乳酸的发酵( lactic fermentation ,fermentation of lactic acid )。与乙醇发酵同为生物体内二种主要的发酵形式。在动物组织中,除特殊的内脏外,几乎所有的组织都具有进行这种发酵的性质,此过程称为糖酵解。乳酸细菌能利用葡萄糖及其他相应的可发酵性糖产生乳酸,称为乳酸发酵。 乳酸是重要的天然有机酸,一元羧基酸(-羟基丙酸).存在于酸牛奶而得名,产、销量仅次于柠檬酸。 1780年瑞士化学家Scheele首先从酸乳中提炼得到乳酸; 1857年Pasteur在研究乳酸发酵过程中发现了乳酸菌; 1878年J.Lister从酸败的牛乳中分离了乳酸菌,命名为乳杆菌; 自然发酵乳酸是1941年由Boutron和Fremy发现的; 纯种发酵工业化生产乳酸是1981由美国Charles Eaveyy开始,荷兰的Purac公司和美国的ADM公司是世界上较大的乳酸生产企业。中国有数十年乳酸生产历史,安徽丰源生化公司(2002年建立)最大,设计年产3万吨。 1. 乳酸的理化性质 H CH3-C-COOH OH 分子式C3H6O3,分子量为90.08,结构中含有不对称碳原子,具有旋光性.分子带有(-OH)和羧基(-COOH)两个官能团,是自然界中存在最广泛的一种羟基羧酸。 粘稠状液体,无色,澄明,微具黄色,无嗅,味微酸,有较强吸湿性,可以与水、酒精和乙醚以任意比例混合。 乳酸经氧化可形成丙酮酸、乙醛、乙酸和二氧化碳. 乳酸可被还原为丙酸,丙二醇(不饱和聚酯、环氧树脂、聚氨酯树脂的重要原料 ) 乳酸缩合反应生成线性聚脂-聚乳酸. 乳酸酯化反应为乳酸酯. 乳酸脱水生成丙烯酸(400万吨市场容量/a,絮凝剂,分散剂,复膜剂,油漆,皮革、造纸、纺织粘合剂等生产的重要工业原料,1.5万元/吨) 2. 乳酸的用途 ①作为终端产品 食品饮料:酸味剂、调味剂、防腐剂; 现代医药:乳酸亚铁铁质食品添加剂,容易被人体吸收,治疗缺铁性贫血; 日用化工:生产染料,可降解材料等等; 制革:鞣革剂; 农业:植物生长调节剂. 乳酸链球菌素(Nisin)* 乳酸链球菌素是由乳酸链球菌产生的一种多肽抗菌素类物质,由34个氨基酸组成。它是一种高效、无毒的天然食品防腐剂。 室温下、酸性加热条件下均很稳定。如在pH2.0/121℃加热30分钟,产品仍很稳定。 乳酸链球菌的抗菌谱比较窄,它只能杀死或抑制革兰氏阳性菌,特别是细菌孢子,对阴性菌、酵母菌均无作用。一般10-50ppm即有效。 ADI 0-33000IU/Kg(bw) (FAO/WHO,1994) 乳酸链球菌是多肽,食用后在消化道中很快被蛋白水解酶分解成氨基酸,不会改变肠道内正常菌群,以及引起常用其他抗菌素所出现的抗药性,更不会与其它抗菌素出现交叉抗性。 2. 乳酸的用途 ②化学工业中重要的平台原料制成乳酸盐,乳酸酯; 催化生成乙醛,丙二醇,丙稀酸,戊二醛等; 更为重要的是用于合成生物能够降解的新型环保材料—聚乳酸(PLA). 聚乳酸* 单个的乳酸分子中有一个羟基和一个羧基,多个乳酸分子在一起,-OH与别的分子的-COOH脱水缩合,-COOH与别的分子的-OH脱水缩合,就这样,它们手拉手形成了聚合物,叫做聚乳酸。 聚乳酸也称为聚丙交酯,属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物,原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染,而且产品可以生物降解,实现在自然界中的循环,因此是理想的绿色高分子材料。 二.乳酸发酵的工艺及控制—乳酸发酵是乳酸生产的关键步骤 1.菌种及产酸机理—菌种为发酵的基本要素 目前乳酸生产菌种为细菌(乳杆菌为代表, Lactobacilus delbrackii(德氏乳杆菌))和霉菌(以米根霉为代表, Rhizopus oryzae) 乳制品、葡萄酒、酸泡菜、酱醪、醋醅中 都可分离到乳酸菌. 同型乳酸发酵细菌发酵—乳球菌(Lactococcus),链球菌(Streptococcus).片球菌(Pediococcus)及乳杆菌(Lactobacilus)的部分。 同型乳酸发酵乳酸细菌→EMP →由1个葡萄糖分子产生2个乳酸分子(理论转化率100%) 优势:纯度高;转化率高;能耗低(需无菌空气和搅拌动力都很低)。缺点:需在培养基中添加有机氮源,这样增加了生产成本和分离纯化难度。 同型乳酸发酵异型乳酸发酵异型乳酸发酵细菌发酵—肠膜明串株菌(Leuconostoc mesenteroides)、葡聚糖明串珠菌(L.dextranicum)、双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum)等 异型乳酸发酵 6-磷酸葡萄糖酸的途径(磷酸酮解途径): 总反应式:C6H12O6 + ADP + Pi → CH3CHOHCHOH+CH3COOH + CO2+ ATP 通过磷酸戊糖途径( HMP ),1mol己糖生成1mol乙醇、lmol二氧化碳和1mol乳酸。乳酸对糖转化率50%。 双歧途径(磷酸酮糖途径)双歧发酵是双歧杆菌发酵葡萄糖的一条途径。经HK途径—磷酸己糖解酮酶途径。 发酵总应式为: 2C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH +3CH3COOH 此发酵过程中,2mol的葡萄糖生成2mol乳酸和3mol的乙酸,乳酸转化率理论为50%。 米根霉(Rhizopus oryzae ) 是中国药和酒曲中的重要霉菌之一 。在土壤、空气及其他物质上亦常见。菌落疏松或稠密,最初白色后变为灰褐至黑褐色,匍匐枝爬行,无色。假根发达,指状或根状分枝。囊托楔形,菌丝形成厚垣孢子,接合孢子未见。发育温度30~35℃,最适温度37℃,41℃亦能生长。能糖化淀粉、转化蔗糖 ,产生乳酸、反丁烯二酸及微量酒精。产L(+)乳酸能力强,达70%左右。 米根霉发酵 发酵总应式为: 2C6H12O6 → 3CH3CHOHCOOH +C2H5OH +CO2 由2个葡萄糖分子产生3个乳酸分子(理论转化率75%) 缺点:好氧发酵,能耗大; 传递限制,反应效率低; 转化率低,杂酸难去除. 优点:有淀粉酶,能直接利用淀粉; 培养基简单,无机氮; 单一的光学异构体,L-乳酸. GLU:葡萄糖,PYR:丙酮酸,LAC:乳酸,MAL:苹果酸,FUM:富马酸,Ac-COA:乙酰辅酶A TCA:三羧酸循环, EMP:糖酵解途径,a:乳酸脱氢酶,b:丙酮酸脱氢酶、乙醇脱氢酶,c:丙酮酸脱氢酶,d:丙酮酸激酶 固定化米根霉生产L-乳酸*-微生物学通报,1996.03,白姝,天津大学生物技术中心利用聚氨酯泡沫为载体固定化米根霉生产L-乳酸的新工艺。确定了固定化细胞发酵条件:葡萄糖浓度为50g/l,载体立方体边长为4~8mm,载体量为20cm3/70ml培养基,固定化细胞制备培养时间为24h.利用固定化细胞发酵产酸速率是游离菌的3倍以上,对糖转化率达77.70%,与理论转化率相近。该固定化细胞应用在反复间歇发酵中可稳定10批次以上。 2.菌种选育--优良菌种选育为工艺技术的核心 ①自然选育—自然界是生产菌种的最大来源,从自然界中筛选乳酸生产菌种有着悠久的历史. Berry,1999;王轶雄,2005;李海军,2007.培养条件对鼠李糖乳杆菌(Lactobacillus rhamnosus)产生乳酸的影响. Carlson,1999.从玉米浸渍水分到耐酸(pH3.83)菌41号,产乳酸近100g/L. Payot,1999.分离到能在52℃生长的TB/04. 赵博,2005.筛选到在2L罐用葡萄糖发酵120h使L-乳酸浓度达到202g/L的高产乳杆菌,转化率91.3%,L-乳酸占总酸的98%. ②菌种改良—经典技术 Demirci,1992. 处理德氏乳杆菌ATCC9649; 刘勇军,2003.LB1; 郑艳,2004.处理干酪乳杆菌R2; Kadam,2006.德氏乳杆菌NCM2365; 仇俊鹏,2007.嗜热乳杆菌ATCC8317. 菌种改良—现代技术 Picataggio,1997.把植物乳杆菌中能同化木质纤维素构造中木糖组分所需的木糖异构酶和木酮糖激酶基因转入能同型发酵L-阿拉伯糖和D-核糖为乳酸的一株乳杆菌中. Kyla-Nikkila,2000.瑞士乳杆菌CNRZ32的ldhD基因失活,构建没有D-LDH酶活力的工程菌,结果只产生单一L构型的L-乳酸. Dien,2001.构建了能利用混合己糖和戊糖生产L-乳酸的重组大肠杆菌. Parro,1999.把牛的L-LDH的基因引入乳酸克鲁维酵母中,工程酵母转化率为1.19mol乳酸/mol削耗的葡萄糖. 张黎,2005.克隆了牛链球菌L-LDH基因. 3.主要生产原料 乳酸发酵是生长和发酵同步进行的生长耦联型,整个发酵过程贯穿着对营养物的要求,故氮源需求量大。以淀粉为主的培养基,氮源举足轻重。 ①未加工的粗原料 —玉米、木薯、大米; --非粮薯类:木薯、甘薯、马铃薯; --桔杆、玉米芯、废旧报纸、木屑、乳清。 ②淀粉 —玉米、木薯、马铃薯的淀粉 ③糖液—淀粉水解糖,优点为发酵液洁净,发酵结束后残余物质少,十分有利于乳酸的提取与精制. 4.营养物 乳酸细菌—专性异养微生物,自身不能合成必需的生长因子。 含氮营养物常用酵母膏、蛋白胨等; 酵母膏替代物是玉米浆; 蛋白胨替代物是大豆粉的酶水解物—大豆蛋白胨。 5.乳酸发酵的常用工艺 ①分批发酵工艺 是目前或相当一段时间内发酵乳酸的最主要工艺.在欧洲一直使用分批发酵工艺生产乳酸;在美国已使用了60年之久;在国内一直采用这一工艺。 细菌发酵工艺 国内均采用德氏乳杆菌生产DL-乳酸,其优点是能大规模降低能耗。 玉米淀粉→高压喷射液化与糖化,糖化液→板框过滤,清糖液→发酵罐→调糖10%,添10%米糠,冷至50 ℃ →接种,接种量为10% →4h后,用石灰粉调pH4.8 →加碳酸钙,继续发酵→整个过程控温50 ℃ , pH4.-5.5,每2h搅拌一次,每次5-10min →发酵周期55-75h,转化率不低于90%. 混合菌种工艺 大麦粉浓度180g/L,大麦芽0.8%(培养基不添加任何氮源、维生素和无机盐等营养) →接种食淀粉乳杆菌和不产生淀粉酶的干酪乳杆菌混合发酵→37 ℃48h →乳酸浓度达36g/L,比单独提高20%.若发酵的同时加入糖化酶,转化率可提高1倍左右。 米根霉工艺 米根霉能把葡萄糖转化为乳酸,亦能把淀粉转化为乳酸。 乳酸发酵的效率受菌丝体形状的影响很大,近来,采用菌丝菌球体(pellets)进行生产,菌球体可反复使用;采用气升式发酵罐。 一个发酵周期结束,停止通气,菌球体即沉淀,放掉发酵液,并加入新鲜培养基,即可进行第二轮发酵.可连续进行9个周期。 ②连续发酵工艺 连续搅拌罐反应器;葡萄糖;德氏乳杆菌。 在稀释率D为0.35-0.4h-1,最大乳酸产率为8.93g/(L•h),最大生物量产率为1.40g/(L•h). ③半连续发酵工艺 分割出一部分发酵液作为下一批发酵的种子.在一定次数的周期中,接种量越大产率越高.40%-50%接种量,及5-9次发酵周期,乳酸的产率可达5g/(L•h). 6.工艺控制 ①中和剂选择和pH控制 pH宜取的范围为5-7(降到4.5以下,细菌停止生长). 目前,所用的中和剂主要是碳酸钙,其次有液氨、 氢氧化钠、氧化钙等。 乳酸钙和硫酸进行酸解反应,得到粗乳酸.这是最常用最经济的方法,缺点是生成大量硫酸钙. 乳酸铵或乳酸钠经微滤膜过滤,再经电渗析,离交树脂和双极电渗析膜分离出乳酸,缺点是生产成本高(电和膜)。 ②发酵温度控制 不同菌种发酵温度不同.分常温(35-37 ℃),中温(40-45 ℃),高温(大于50 ℃). 选择高温发酵有利于降低能耗和在一定程度上降低杂菌污染. ③通气和搅拌 微氧乳酸发酵需少量通气和搅拌,一定保证发酵罐内菌体、物料、温度、 pH 、溶解氧的均匀分布. ④初糖浓度 在菌种能力范围内,初糖浓度越高,产酸越高; 补糖; SSF。 ⑤菌体生长的控制—生长耦联型,边生长边产酸.把生长控制在合适的范围内,有利于维持高产酸速率时间。 三.乳酸发酵的新工艺 1.电渗析发酵法工艺(乳酸根被阳极吸引) 电渗析发酵(electrodialysis fermentation,EDF)系统:主要有发酵罐、电渗析装置、pH控制装置、直流电源、微孔过滤装置、浓缩液储存罐、循环泵等组成. 发酵与电渗析分离耦合的工艺,优点是: ⑴在线分离,有效消除产物抑制; ⑵避免添加中和剂,使精制容易,缩短了发酵周期; ⑶无污染,过程简单,消耗工业原料少,易于实现自动化连续操作。 2.萃取发酵法 是根据一种溶质在两种互不相溶的液相溶剂中的溶解度不同而进行的分离方法。 乳酸萃取发酵是利用有机溶剂(叔胺Alamine336和油醇混合物)在线连续移去发酵产物乳酸,以达到降低乳酸抑制作用的目的技术。萃取发酵能耗低,选择性好。 3.膜循环发酵法(membrance recycle fermentation,MRF)工艺 这是一种连续发酵工艺.把连续搅拌罐反应器与细胞循环膜组件相耦合.通过膜组件除去发酵液中的乳酸,消除产物的抑制作用,提高乳酸产率. 4.同时糖化发酵工艺 同时糖化发酵(simultaneous saccharification fermentation,SSF)工艺简化了单独用糖化酶糖化淀粉的工序,把糖化与乳酸发酵结合起来,在液化后加糖化酶的同时就进行乳酸发酵,从而节省整个工艺时间,节约了设备投资,降低了运行成本。另一好处是避免了初糖浓度过高造成的对发酵的抑制作用。 SSF还常用于廉价的纤维素原料。 米根霉、食淀粉乳杆菌本身产生糖化酶,能同时糖化发酵生产乳酸。四.基因工程技术在改造菌株生产D-乳酸中 的研究进展 随着基因工程理论的不断成熟发展,分子生物学技术在D一乳酸生产领域的应用也逐渐受到关注,利用基因工程手段对菌株进行定向改造,减少了工程菌筛选的时间,提高了筛选效率。 目前研究的重点主要集中在乳酸生产菌的D-乳酸脱氢酶和L-乳酸脱氢酶的编码基因(ldhD和ldhL)上。另外还有研究人员对丙酮酸甲酸裂解酶的编码基因(pfl)和丙酮酸脱羧酶基因(pdc)进行敲除,从而提高乳酸支路的通量。 应用基因敲除技术敲除旁路代谢途径中的关键酶基因,能够有效地抑制副产物的出现,提高乳酸支路的通量,同时敲除ldhL,最终能够得到高光学纯度的D-乳酸工程菌。进一步在基因敲除的基础上,通过导入外源性基因,使菌株的生产原料由葡萄糖和果糖等单糖原料逐步向淀粉和纤维素等多糖原料转变。 当前基因工程改造菌株产D一乳酸主要集中在乳酸菌、大肠杆菌、酵母菌中。 4.1乳酸菌(Lactobacillaceae)的基因工程改造 在乳酸菌中,大部分丙酮酸都在乳酸脱氢酶的催化下形成其特有的代谢终产物—乳酸。但是,不同的乳酸菌在不同的外界条件下,还会把一部分丙酮酸作为新的起点,通过不同的生化反应途径产生各种代谢产物。通过对非主要代谢通路中关键酶基因的敲除,实现高光学纯度D一乳酸的生产。植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)通过异构酶L-(+)-乳酸脱氢酶和D-(-)-乳酸脱氢酶来催化丙酮酸分别生成L-乳酸和D-乳酸。 Thierry F等对L plantarum DG30进行基因改造,首先过表达菌株中ldhL,使L.plantarum中L-(+)乳酸脱氢酶的活性增长了13倍,但是这种方法并没有使L.plantarum的乳酸产量带来明显提高。接着在此基础上通过双交换的方法敲除了ldhL,使得L.plantarum只产生D-乳酸,但最终的乳酸产量也没有显著提高。 D-乳酸生产高成本一个主要的原因就是原材料成本高,原材料的预处理成为高效生产的一个瓶颈问题,目前淀粉是最有望成为乳酸发酵中降低原料成本的物质。大多数乳酸菌不具有直接利用淀粉类物质的能力,所以一般情况下需要把淀粉预处理,比如用α-淀粉酶水解淀粉。 2009年Okano等敲除了L. plantarum NCIMB 8826的ldhL,并将Streptococcus bovis 148(AmyA)α-淀粉酶基因导入到菌株中,改造后的L.plantarum ΔIdhLl/pCUSαA菌株D-乳酸产量达到73.2 g/L,得率为0.85 g(乳酸)/g(淀粉),并且光学纯度达99.6%。 2009年Lu等以小麦麸皮为氮源、酵母提取物为生长因子,利用糖化后糙米作为碳源,生产D-乳酸,D-乳酸的产量达90.8 g/L,得率达0.73 g(乳酸)/g(糙米)。这些研究使得从淀粉生产高光学纯度的D一乳酸变得可行。 纤维素与淀粉同样为多糖,而且纤维素在世界上含量最为丰富,充分利用纤维素作碳源,可以大大降低菌株产D-乳酸的原料成本,使D-乳酸的生产具有更高的商业价值。 2007年前没有利用纤维素为碳源生产乳酸的报道,而要使D-乳酸生产菌能够利用纤维素作为碳源,可以利用的方法是通过基因工程导入外源基因并成功表达,构建完成的工程菌利用外源酶水解纤维素的产物为底物来生产D-乳酸。 2009年Okano等将Clostridium thermocellum菌株的葡聚糖内切酶(EG)基因导入到已经敲除ldhL的L.plantarum中并表达,达到了直接利用纤维五糖和纤维六糖生产D-乳酸的目的。D-乳酸的得率达0.63 g(乳酸)/g(纤维五碳糖或六碳糖)。 在已构建的菌株基础上将Aspergillus aculeatus中的葡聚糖外切酶(BGL)基因导人,改造后的菌株L.pantarum AldhLl/pCU—CelA能够利用β-葡聚糖生产D-乳酸,产量达1.47 g/L。上面的研究实现了工程菌直接利用纤维素生产D-乳酸的目标。 在植物组织中,除纤维素外还有大量的半纤维素,能利用这些物质成为基因改造乳酸菌的目标。半纤维素降解后,大部分物质为木糖和阿拉伯糖,乳酸菌是不能直接利用木糖和阿拉伯糖作为碳源的,因此有研究将催化木糖到5-磷酸酮糖与阿拉伯糖到5-磷酸酮糖的基因导入到能够进行同型发酵的乳酸菌中生成D-乳酸。采用这种方法,l mol的5-磷酸木酮糖通过磷酸转酮酶途径转化为1 mol的乳酸,造成了碳源的浪费。 为了解决这一问题,Okano等用来自于L.lactis1L1403的转酮酶基因(tkt)替换了L.plantarum 1ldhLl中的磷酸转酮酶基因(xpkl),构建的菌株L.plantarum ΔldhLl一xpk11:: tkt能够利用阿拉伯糖生产D-乳酸,D-乳酸的产量达38.6 g/L,对阿拉伯糖的得率为0.82,D-乳酸的光学纯度为99.9%,并且发酵过程中乙酸的产量仅为0.4 g/L,这一研究解决了利用阿拉伯糖作碳源时的同型乳酸发酵的问题。 为了解决利用木糖同型发酵生产D-乳酸的问题,Okano等将来自于菌株L.pentosus NRIC 1069的木糖异构酶基因(xyU)和木酮糖激酶基因(xylB)导人L.plantarum ΔldhLl-xok1::tkt菌株中,改造后的菌株D-乳酸产量达41.2 g/L,转化率达0.89,D-乳酸的光学纯度达99.2%,这一研究实现了以木糖为原料进行同型乳酸的发酵生产。 已经发现有些乳酸菌能够利用寡聚木糖作为碳源,将降解寡聚木糖的关键酶基因导入同型发酵的乳酸菌株中,可能会实现利用半纤维素为原料进行同型乳酸发酵的愿望。 4.2 大肠杆菌(Escherichia coli)的基因工程改造 大肠杆菌能够以相对简单的原料实现D-乳酸的生产,并且其作为基因工程模式菌株相对于其他菌株来说具有易实现基因操作的优点。但大肠杆菌的乳酸产量以及终产物中乳酸的量都不及乳酸菌,原因就在于大肠杆菌在发酵生产乳酸的同时产生的是有机酸混合物以及乙醇等非酸类物质。 通过基因工程可以改造大肠杆菌的代谢网络,增加乳酸途径中的代谢通量,抑制大肠杆菌中其余产酸、醇途径,达到提高乳酸产量之目的。 先前的研究已经表明,可以通过改造E.coli来生产L-乳酸和D-乳酸。 文献报道产乳酸最好的大肠杆菌菌株为JP203碳基培养葡萄糖转化率为70%~80%。 Zhou等敲除了E.coliW3110中延胡索酸还原酶(frdABCD)和丙酮酸甲基裂解酶的基因(pflB),抑制了丙酮酸代谢途径中除产乳酸代谢以外的途径,构建了一菌株SZ58,改造后的菌株D-乳酸的产量达51.8g/L,光学纯度和得率分别达99%和0.99。为了进一步降低乙醇和乙酸等副产物的生成,该研究在此基础上失活了乙酸激酶基因(ackA)和乙醇脱氢酶基因(adhE),构建了一株产纯D-乳酸的菌株SZ63。 改造后的菌株不但消除了乙醇和乙酸的合成,而且将菌株的发酵时间缩短到168 h,D-乳酸的产量达46.8 g/L。 大肠杆菌可直接利用己糖和戊糖作为碳源,这就免去了后续为利用戊糖而进行的菌株改造,但是菌株对酸的耐受性差,生产率较乳酸菌低,致使大肠杆菌在实际应用当中受到限制。 4.3 酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)的基因工 程改造 酵母菌对酸有很好的耐受性,使得通过酵母菌发酵产生乳酸成为可能。在厌氧发酵条件下,酵母菌中的丙酮酸脱羧酶以及乙醇脱氢酶催化大量丙酮酸生成了乙醇,通过基因工程方法,抑制酵母菌生成乙醇的代谢途径,增加乳酸途径通量,同时敲除ldhL来使酵母菌发酵产高纯度D-乳酸,从而达到酵母菌高产D-乳酸的目的。 已有研究表明,在酿酒酵母中存在pdcl、pdc5和pdc6 3个丙酮酸羧化酶基因,这3个基因的存在使得大量的丙酮酸通过乙醇途径生成乙醇,因此若要完全的阻断乙醇的合成途径,必须使得这3个基因完全失活。 Ishida等通过同源重组的方法在S.cerevisiae OC-2T中用ldhL替换了pdcl(丙酮酸羧化酶基因),ldhL转录时的启动子为原pdcl启动子。改造后的菌株YIBO-7A的乳酸脱氢酶活性比出发菌株高出5倍,在非中性环境中乳酸产量达50.6g/L,得率达0.65g(乳酸)/g(葡萄糖)。为了增加乳酸的产量,Saitoh进一步将4个拷贝的ldhL整合到YIBO-7A的基因组中,获得了多拷贝数的基因,使L-乳酸的产量提高到68.0g/L。 这一方法同样被应用到D-乳酸的生产中,Ishida等将牛的ldhD导入到OC-2T菌株的基因组中,D-乳酸的产量达61.5g/L。 Ishida等的研究表明,pdcl、pdc5的双基因失活和pdcl、pdc5,pdc6三基因的失活可以降低或消除乳酸生产过程中乙醇的生产,但同时实验数据表明,在降低乙醇产量的同时也降低了菌体的生长速率,延长了乳酸生产的发酵时间,降低了乳酸的生产效率。 为了克服这一缺点,2009年Tokuhiro等通过对酵母菌中的丙酮酸脱羧酶基因和乙醛脱氢酶基因的敲除,抑制了发酵过程中乙醇的产生,D一乳酸的产量达71.8g/L,得率达0.74,并且生产乳酸的发酵时间降低到了63 h,与丙酮酸脱羧酶结构基因的双敲除和三敲除菌株相比,进一步提高了乳酸的生产效率。 纤维素降解后所生成的寡聚糖中主要成分是纤维二糖,纤维二糖作为葡聚糖外切酶的抑制剂,其浓度的积累会抑制纤维素的降解,然而S.cerevisiae自身不能利用纤维二糖,因此,快速同化纤维二糖成为开发纤维素利用型酵母的首要问题。 2008年,To—kuhiro在S.cerevisiae中表达了来自A.aculeatus的萄糖苷酶基因(BGLI),重组后的菌株能够利用纤维二糖生产乳酸,乳酸的产量达95g/L,得率达0.7,而且,以纤维二糖为原料的乳酸生产效率只是略低于以葡萄糖为原料的乳酸生产效率。 在酵母中,乳酸得率的提高与菌体的生长不存在明显的对应关系,当乳酸得率升高时菌体的生长受到了相应的抑制,这导致了生产效率的降低,因此,如何解决这一问题成为酵母菌中乳酸研究的关键。 小结 乳酸是一种多用途的精细化学品,可广范应用于食品、制药、化工、制革、环保、纺织和农业中,其产品主要表现形式为酸味剂、调味剂、防腐剂、鞣制剂、植物生长调节剂、生物可降解材料和手性药物等。特别是近几年科学发现用乳酸可生产聚乳酸,以聚乳酸为材料可进一步生产生物可降解塑料,这就为乳酸生产的研究与开发展现了更广阔的前景。 目前,全世界的乳酸产量已超过20万吨,其中90%采用微生物法生产。 由于乳酸产品显示出广泛的应用范围和巨大的市场潜力,尤其在生物可降解材料方面所显示的优越功能,已引世界各国相关研究生产机构和应用单位的浓厚兴趣,生产企业纷纷竞向生产和扩大产量。据保守估计,乳酸的年需求量在10年内就会突破100万吨。

上一页:阿胶炮制介绍PPT 下一页:智慧健康PPT课件

乳酸中毒幻灯片PPT:这是乳酸中毒幻灯片PPT,乳酸盐的正常代谢;血乳酸升高的原因;乳酸酸中毒的分型 ;常见病因;临床表现;实验室检查;治疗,欢迎点击下载乳酸中毒幻灯片PPT哦。 2型糖尿病患者基础状态即可有轻微的高乳酸血症,可能与糖化血红蛋白增加 , 二磷酸甘油酸减少,使血红蛋白的携氧能力下降有关。胰岛素绝对或相对缺乏,使丙酮酸在线粒体内利用减少,葡糖糖无氧酵解,致乳酸合成增多糖尿病周围血管及末梢神经病变,组织缺氧,乳酸生成增多。

乳酸性酸中毒PPT课件:这是乳酸性酸中毒PPT课件,主要介绍了疾病定义;概述;实验室检查;病理生理;临床症状;分类;诊断;治疗,欢迎点击下载乳酸性酸中毒PPT课件哦。1.血乳酸水平显着升高,多在5mmol/L 以上,是诊断乳酸性酸中毒的主要根据。血乳酸水平超过正常(>1.8mmol/L),在2~5mmol/L 时,多呈代偿性酸中毒,这种只有乳酸过高而无酸中毒者,可诊断为高乳酸血症。

乳酸发酵介绍PPT

下载地址

乳酸发酵介绍PPT

优秀PPT

PPT分类Classification

Copyright:2009-2015 pptbz.com Corporation,All Rights Reserved PPT宝藏 版权所有

PPT模板下载 粤ICP备13028522号