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(华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,上海 200237)

乳酸的首次发现可以追溯到1780年,它被Scheele在酸乳中发现[1]。乳酸在发酵和人类食品方面的应用有着悠久的历史[2]。乳酸是一种多用途天然有机酸,现今还应用于医药、化妆品和化工等领域[3]。乳酸的分子结构简单,但含有不对称碳源,有两种光学异构体:L(+)-乳酸和D(-)-乳酸[3]。乳酸已被美国食品药品监督管理局(FDA)列为安全的(GRAS)食品添加剂,但D(-)-乳酸对人体代谢是有害的,可能导致酸中毒和脱钙作用[4]。

凝结芽孢杆菌(Bacilluscoagulans)具有较高的乳酸生产能力[5],属于革兰氏阳性菌,细胞壁硬(或厚),细胞呈杆状,细胞两端产芽孢,无鞭毛[6]。凝结芽孢杆菌的生长温度为45～60 ℃,是一种嗜热菌,耐酸能力极强,可在pH小于2.4的培养液中存活一年,最适pH在4.5～6.5之间[7]。凝结芽孢杆菌最早是在变质的牛奶中发现并分离出来[8],后经研究发现其可以利用各种糖类转化成乳酸,并且具有耐高温、耐酸,糖酸转化率高和产乳酸光学纯度好等特点。凝结芽孢杆菌有很好的发酵特性,其在50～55 ℃的发酵条件下进行分批发酵和补料发酵生产乳酸的过程可以不用灭菌操作。Qin等[9]在50 ℃培养条件下，不经过灭菌利用凝结芽孢杆菌进行乳酸发酵,获得了光学纯度99%以上的L-乳酸。凝结芽孢杆菌虽然具有很高的商业应用价值,但当前工业上对凝结芽孢杆菌的应用还不是很多,其良好的生物学特性尚未得到充分利用,其原因之一就是对凝结芽孢杆菌乳酸发酵相关基因的了解还很少[10]。……