产功能性胞外多糖及DL-乳酸的植物乳杆菌的高效发酵和应用

摘要

植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)是一种多功能乳酸菌,所产胞外多糖(exopolysaccharides,EPS)具有很多优良功能特性。但发酵生产EPS时,原料和操作成本高,EPS产量低限制了其工业化应用。该研究在5 L罐中,使用常规流加发酵、生物催化、生物催化结合液液萃取和基于pH-Stat自动流加葡萄糖法的反复生物催化等策略发酵,旨在提高EPS产量、降低原料和操作成本。其中,生物催化法仅使用葡萄糖即可将EPS质量浓度提升至3.34 g/L,较摇瓶发酵水平提高110%。使用基于pH-Stat自动流加葡萄糖法的反复生物催化策略,可以连续回用各反复发酵中的残存细胞,第2次反复发酵批次的EPS质量浓度达到3.33 g/L。由于在收集处理细胞时,细胞总量下降,导致EPS产量下降,但EPS/细胞量不变,细胞活性稳定。可以通过加大首批次发酵的装液量、提高细胞总量,解决EPS产量不断下降的问题。用基于pH-Stat法的反复生物催化策略进行EPS发酵,提升了EPS产量,省去了昂贵MRS培养基的使用,降低了原料成本,实现了自动化控制。该发酵策略还可联产具有一定价值的副产物40 g/L DL-乳酸。