摘 要：利用多種酶類(lèi)將麩皮水解成能被乳桿菌利用的單糖，然后由乳桿菌發(fā)酵獲取L-乳酸。通過(guò)單因素和正交試驗得出麩皮酶解最佳工藝為：α-淀粉酶用量30U/g、糖化酶90U/g、酸性蛋白酶3U/g、纖維素酶8U/g。

　　關(guān)鍵詞：L-乳酸;麩皮;發(fā)酵

　　L-乳酸能被人體完全代謝，且不產(chǎn)生任何有毒副作用的代謝產(chǎn)物，D-乳酸或DL-乳酸的過(guò)量攝入則有可能引起代謝紊亂甚至導致中毒[1]。因此，從健康的角度考慮，用L-乳酸代替目前在食品和醫藥工業(yè)中普遍使用的D-乳酸或DL-乳酸是必然的趨勢。本研究以農業(yè)廢棄物麩皮為原料進(jìn)行L-乳酸的生產(chǎn)。通過(guò)單因素和正交試驗獲得多酶法生產(chǎn)L-乳酸的最佳條件。

　　1實(shí)驗儀器、材料及方法

　　振蕩培養箱：蘇州威爾、電子天平：上海倫捷、酸度計：上海儀電、恒溫水浴鍋：上海亞榮、滅菌器：上海申安。

　　乳桿菌亞種：中科院菌種保藏中心、麩皮：市售、α-淀粉酶、糖化酶、纖維素酶、酸性蛋白酶：無(wú)錫雪梅。

　　2實(shí)驗方法

　　2.1 種子培養基與培養條件

　　活化及擴大培養基采用MRS培養基[2]。

　　2.2 麩皮發(fā)酵培養基

　　麩皮100g/L，以50℃水配成麩皮乳，121℃滅菌20min。

　　2.3 工藝流程

　　麩皮培養基→α-淀粉酶酶解→降溫至50℃→纖維素酶酶解→升溫至60℃→糖化酶酶解→降溫至40℃→酸性蛋白酶酶解→乳酸桿菌37℃發(fā)酵→乳酸濃度測定

　　2.4 L-乳酸的測定

　　樣品離心后取上清液，加蒸餾水40ml，1mol/L的NaOH溶液25ml，酚酞2滴，煮沸5分鐘，趁熱用0.5mol/L硫酸標準溶液滴定至淡紅色[3]。

　　2.5 麩皮酶解單因素實(shí)驗

　　2.5.1α-淀粉酶對L-乳酸產(chǎn)量的影響

　　分別添加α-淀粉酶10U/g、20U/g、30U/g、40U/g、50U/g酶解1.5h，再接入10%乳酸桿菌發(fā)酵3d。以乳酸含量為指標分析α-淀粉酶對乳酸含量的影響。

　　2.5.2糖化酶對L-乳酸產(chǎn)量的影響

　　分別加入糖化酶30U/g、60U/g、90U/g、120U/g、150U/g酶解0.5h，再接入10%乳酸桿菌發(fā)酵3d。以乳酸含量為指標分析糖化酶對乳酸含量的影響。

　　作者簡(jiǎn)介：孫兆遠(1979-)，男，江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，主要從事天然產(chǎn)物應用與開(kāi)發(fā)研究。

　　基金項目：江蘇省高等職業(yè)院校高級訪(fǎng)問(wèn)工程計劃資助項目

　　2.5.3酸性蛋白酶對L-乳酸產(chǎn)量的影響

　　分別加入酸性蛋白酶1U/g、2U/g、3U/g、4U/g、5U/g酶解0.5h，再接入10%乳酸桿菌發(fā)酵3d。以乳酸含量為指標分析酸性蛋白酶對乳酸含量的影響。

　　2.5.4纖維素酶對L-乳酸發(fā)酵的影響

　　分別加入纖維素酶5U/g、10U/g、15U/g、20U/g、25U/g酶解1.0h，再接入10%乳酸桿菌發(fā)酵3d。以乳酸含量為指標分析纖維素酶對乳酸含量的影響。

　　2.5.5最佳酶解條件的確定

　　以α-淀粉酶、糖化酶、酸性蛋白酶及纖維素酶加入量為因素，以L(fǎng)-乳酸產(chǎn)量為指標，采用L9(34)正交設計分析各種酶對L-乳酸產(chǎn)量的影響，L-乳酸制備流程根據圖1進(jìn)行操作。正交實(shí)驗因素水平見(jiàn)表1。

　　3結果與分析

　　3.1 α-淀粉酶對L-乳酸產(chǎn)量的影響

　　麩皮中可被乳桿菌發(fā)酵的糖含量很少，大部分是淀粉，因此需要加入適量的α-淀粉酶對其進(jìn)行水解，以便于L-乳酸的生成[4]。α-淀粉酶添加量對L-乳酸產(chǎn)量的影響如圖2所示。從圖2中可以看出，隨著(zhù)α-淀粉酶添加量的不斷增加，L-乳酸含量不斷增加，當α-淀粉酶添加量超過(guò)30U/g時(shí)，L-乳酸含量增加緩慢，因此確定α-淀粉酶的添加量在30U/g左右。

　　3.2 糖化酶對L-乳酸產(chǎn)量的影響

　　糖化酶是將淀粉酶水解后的糖類(lèi)物質(zhì)進(jìn)一步水解，生成乳桿菌發(fā)酵底物葡萄糖，糖化酶糖化效果的好壞直接影響L-乳酸的產(chǎn)量。由圖3可見(jiàn)，糖化酶的添加可以明顯增加L-乳酸的產(chǎn)量，特別是從30增至60U/g時(shí).但隨著(zhù)糖化酶添加量的不斷增加，L-乳酸產(chǎn)量增加緩慢。因此確定糖化酶的添加量在90U/g左右。
 

　　3.3 酸性蛋白酶對L-乳酸產(chǎn)量的影響

　　麩皮含有少量粗蛋白，會(huì )影響淀粉酶和糖化酶水解淀粉的速度，將其分解可以在一定程度上加快L-乳酸的生成。同時(shí)在L-乳酸發(fā)酵過(guò)程中，酸性蛋白酶還能將麩皮中的蛋白質(zhì)分解成氨基酸，成為乳桿菌生長(cháng)的養分，直接被菌體所吸收，促進(jìn)菌體生長(cháng)，提高產(chǎn)酸量。酸性蛋白酶對L-乳酸產(chǎn)量影響的結果見(jiàn)圖4。由圖4可知，酸性蛋白酶可以增加L-乳酸產(chǎn)量，并隨著(zhù)酸性蛋白酶的增加，產(chǎn)酸量也增加，且在添加量為3U/g時(shí)出現變緩趨勢。

　　3.4 纖維素酶對L-乳酸產(chǎn)量的影響

　　麩皮中含有較多的粗纖維，纖維素酶可以將其部分水解成糖類(lèi)，增加糖化酶和乳桿菌的底物含量，進(jìn)而增加L-乳酸產(chǎn)量。試驗結果見(jiàn)圖5。由圖5可知，纖維素酶增加了L-乳酸的產(chǎn)量，但是效果不太明顯。

　　3.5 麩皮生產(chǎn)乳酸正交實(shí)驗結果

　　采用極差法對L-乳酸產(chǎn)量正交實(shí)驗結果進(jìn)行分析(表2)。由表2中R值可以看出各因素對結果的影響次序為：D>B>A>C，即糖化酶對L-乳酸產(chǎn)量的影響最大，α-淀粉酶次之，酸性蛋白酶對L-乳酸產(chǎn)量的影響最小。由表2中L-乳酸產(chǎn)量水平對應的k值可以看出，本實(shí)驗的最佳組合A2B2C2D2，即L-乳酸產(chǎn)量最高時(shí)，最佳酶解條件為：α-淀粉酶用量30U/g、糖化酶90U/g、酸性蛋白酶3U/g、纖維素酶8U/g。

　　4 結論

　　1.α-淀粉酶、糖化酶、酸性蛋白酶、纖維素酶均對L-乳酸產(chǎn)量具有一定的促進(jìn)作用。其中糖化酶對L-乳酸產(chǎn)量的影響最大，α-淀粉酶次之，酸性蛋白酶對L-乳酸產(chǎn)量的影響最小。

　　2.最佳酶解條件為：纖維素酶用量30U/g、α-淀粉酶90U/g、酸性蛋白酶3U/g、糖化酶8U/g

　　參考文獻：

　　[1]白冬梅,趙學(xué)明.玉米生粉發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸的研究[J].化學(xué)工程,2002,30(3):50-54

　　[2]楊虹,史美榕,林宇野.L-乳酸發(fā)酵的研究(Ⅱ)-L-乳酸生產(chǎn)菌的選育[J].福州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1994,22(2):103-106

　　[3]金其榮,金豐秋.高光學(xué)純度L-乳酸與可降解塑料聚L乳酸[J].適用技術(shù)市場(chǎng),2000(12):23-24

　　[4]陳碧娥,劉祖同.玉米粉直接發(fā)酵生產(chǎn)L-乳酸鈣[J].華僑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),1995,16(3):318-322