D0L:10.13374.issn1001-053x.2012.05.003 第34卷第5期 北京科技大学学报 Vol.34 No.5 2012年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 2012 乳酸菌USTB08的高效培养和生产乳酸 吕乐 张可毅赵鹏尹春华刘晓璐许倩倩闫 海⑧ 北京科技大学化学与生物工程学院，北京100083 g通信f作者，Emai:haiyane@usth.cdu.cn 摘要在成功筛选出一株高产乳酸的乳酸菌USTB-08基础上，分别采用批量和补料发酵培养，通过改变碳源、氮源、碳氮 比、温度和H值等研究了乳酸菌USTB-08生长和产乳酸的优化控制条件.采用蔗糖和酵母膏作为唯一碳源和氮源（碳氮质 量比为5：1)、温度35℃、接种量1.0%及初始pH6.50是提高乳酸菌生长的优化参数.进一步在50L全自控发酵罐中，采用质 量分数为10%氢氧化钠和25%蔗糖混合溶液作为控制pH值和碳源补料的流加液，在pH6.00~7.00范围内，恒定控制 pH6.50获得了最大的乳酸菌生物量(0Dmm13.2),而恒定控制pH7.00则获得了最高的乳酸含量(28.0gL).本研究首 次采用控制H值与流加蔗糖同步进行的培养方式，获得了高细胞浓度的乳酸菌和高质量浓度的乳酸. 关键词乳酸菌：培养；生长：乳酸；pH控制 分类号Q815 High-density cultivation of Lactobacillus sp.USTB-08 and production of lactic acid LO Le,ZHANG Ke-yi,ZHAO Peng,YIN Chun-hua,LIU Xiao-u,XU Qian-qian,YAN Hai School of Chemistry and Biological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:haiyan@ustb.edu.cn ABSTRACT Based on the successful isolation of a bacterial strain of Lactobacillus sp.USTB-08 for producing lactic acid,the opti- mal control conditions including carbon source,nitrogen source,mass ratio between carbon and nitrogen source,temperature and pH values were investigated for the growth of Lactobacillus sp.USTB-08 and the production of lactic acid in batch cultivation and fed-batch fermentation.Sucrose as the sole carbon source,yeast extract as the sole nitrogen source,the mass ratio of carbon to nitrogen source of 5:1,35 C,the inoculum amount of 1.0%and initial pH 6.50 are the optimal parameters for the growth of Lactobacillus sp.USTB-08 in batch cultivation.In fed-batch cultivation by feeding a mixture of 10%sodium hydroxide and 25%sucrose to control the pH value and supply the carbon source in a 50 L automatic fermenter,the maximum biomass of Lactobacillus sp.USTB-08 (OD13.2)and the maximum content of lactic acid (28.0gL)are obtained at pH 6.50 and pH 7.00 in a pH range from 6.00 to 7.00,respective- ly.The strategy of feeding sucrose and controlling the pH value simultaneously was firstly used in the fed-batch cultivation of Lactoba- cillus sp.and both high cell density and high lactic acid content were obtained. KEY WORDS Lactobacillus sp.:cultivation:growth:lactic acid:pH control 作为有效微生物菌群的主要菌种组成之一，乳源、氮源和无机盐外，还要加入维生素、多种氨基酸 酸菌是一类能够利用糖类发酵产生乳酸细菌的总 和肽等。在批量培养过程中，由于乳酸菌能够把糖 称0.乳酸菌是革兰氏阳性菌，耐酸且不形成芽孢， 类发酵产生乳酸，导致培养体系pH值急剧下降，严 具有促进营养成分的分解和吸收、降低胆固醇、抑制重抑制了乳酸菌的生长和产乳酸.Mussatto四和李 病原菌增殖、增强免疫、改善食品风味和延长储存时 丹等发现，培养过程中由于乳酸的积累和pH值 间等多种功能-).乳酸菌培养过程中除了需要碳 的下降，菌体生长受到抑制.虽然在发酵罐乳酸菌 收稿日期：20110309 基金项目：国家自然科学基金资助项目(20777008)：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(FRF-AS-10001B)第 34 卷 第 5 期 2012 年 5 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 5 May 2012 乳酸菌 USTB--08 的高效培养和生产乳酸 吕 乐 张可毅 赵 鹏 尹春华 刘晓璐 许倩倩 闫 海 北京科技大学化学与生物工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: haiyan@ ustb． edu． cn 摘 要 在成功筛选出一株高产乳酸的乳酸菌 USTB--08 基础上，分别采用批量和补料发酵培养，通过改变碳源、氮源、碳氮 比、温度和 pH 值等研究了乳酸菌 USTB--08 生长和产乳酸的优化控制条件． 采用蔗糖和酵母膏作为唯一碳源和氮源( 碳氮质 量比为 5∶ 1) 、温度35 ℃、接种量 1. 0% 及初始 pH 6. 50 是提高乳酸菌生长的优化参数． 进一步在 50 L 全自控发酵罐中，采用质 量分数为 10% 氢氧化钠和 25% 蔗糖混合溶液作为控制 pH 值和碳源补料的流加液，在 pH 6. 00 ～ 7. 00 范围内，恒定控制 pH 6. 50获得了最大的乳酸菌生物量( OD680 nm 13. 2) ，而恒定控制 pH 7. 00 则获得了最高的乳酸含量( 28. 0 g·L － 1 ) ． 本研究首 次采用控制 pH 值与流加蔗糖同步进行的培养方式，获得了高细胞浓度的乳酸菌和高质量浓度的乳酸． 关键词 乳酸菌; 培养; 生长; 乳酸; pH 控制 分类号 Q815 High-density cultivation of Lactobacillus sp． USTB-08 and production of lactic acid L Le，ZHANG Ke-yi，ZHAO Peng，YIN Chun-hua，LIU Xiao-lu，XU Qian-qian，YAN Hai School of Chemistry and Biological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: haiyan@ ustb． edu． cn ABSTRACT Based on the successful isolation of a bacterial strain of Lactobacillus sp． USTB-08 for producing lactic acid，the opti￾mal control conditions including carbon source，nitrogen source，mass ratio between carbon and nitrogen source，temperature and pH values were investigated for the growth of Lactobacillus sp． USTB-08 and the production of lactic acid in batch cultivation and fed-batch fermentation． Sucrose as the sole carbon source，yeast extract as the sole nitrogen source，the mass ratio of carbon to nitrogen source of 5∶ 1，35 ℃，the inoculum amount of 1. 0% and initial pH 6. 50 are the optimal parameters for the growth of Lactobacillus sp． USTB-08 in batch cultivation． In fed-batch cultivation by feeding a mixture of 10% sodium hydroxide and 25% sucrose to control the pH value and supply the carbon source in a 50 L automatic fermenter，the maximum biomass of Lactobacillus sp． USTB-08 ( OD680 nm 13. 2) and the maximum content of lactic acid ( 28. 0 g·L － 1 ) are obtained at pH 6. 50 and pH 7. 00 in a pH range from 6. 00 to 7. 00，respective￾ly． The strategy of feeding sucrose and controlling the pH value simultaneously was firstly used in the fed-batch cultivation of Lactoba￾cillus sp． ，and both high cell density and high lactic acid content were obtained． KEY WORDS Lactobacillus sp． ; cultivation; growth; lactic acid; pH control 收稿日期: 2011--03--09 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 20777008) ; 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目( FRF--AS--10--001B) 作为有效微生物菌群的主要菌种组成之一，乳 酸菌是一类能够利用糖类发酵产生乳酸细菌的总 称［1］． 乳酸菌是革兰氏阳性菌，耐酸且不形成芽孢， 具有促进营养成分的分解和吸收、降低胆固醇、抑制 病原菌增殖、增强免疫、改善食品风味和延长储存时 间等多种功能［2--3］． 乳酸菌培养过程中除了需要碳 源、氮源和无机盐外，还要加入维生素、多种氨基酸 和肽等． 在批量培养过程中，由于乳酸菌能够把糖 类发酵产生乳酸，导致培养体系 pH 值急剧下降，严 重抑制了乳酸菌的生长和产乳酸． Mussatto ［4］和李 丹等［5］发现，培养过程中由于乳酸的积累和 pH 值 的下降，菌体生长受到抑制． 虽然在发酵罐乳酸菌 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.05.003