CN1316031C - 由淀粉的同时糖化和发酵生产乳酸或其盐的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及乳酸或乳酸盐的生产方法，其中将淀粉同时糖化并发酵，该方法包括在含有至少一种葡萄糖淀粉酶的培养基中糖化淀粉，同时用微生物发酵该淀粉，并可选从该培养基中分离乳酸，该方法特征在于使用中度嗜热产乳酸微生物。本发明还涉及在该中度嗜热产乳酸微生物存在时进行所述生产的方法，该微生物适于在工作pH时具有最大性能。

Description

由淀粉的同时糖化和发酵生产乳酸或其盐的方法
本发明涉及生产乳酸或乳酸盐的方法，其中淀粉经同时糖化和发酵处理。
发酵工艺用于生产大量具有可观商业价值并难以通过合成手段得到的产品。工业中用发酵生产简单化合物，其中如：醇类的乙醇、丁醇，有机酸类的柠檬酸、衣康酸、(R)-或(S)-乳酸和葡萄糖酸，酮，氨基酸中的谷氨酸和赖氨酸；也可以生产更复杂的化合物如：抗生素，如：青霉素、四环素；酶类；维生素，如核黄素、维生素B12和β胡萝卜素；和激素类。甚至在酿造、制酒、乳业、皮革产业和烟草业中也用到了发酵工艺。
糖对乳酸生产的成本价格有非常重要的作用。如果生产流程中供给便宜的糖就可以关键性的缩减乳酸生成的成本价格。淀粉和淀粉的部分水解物，后者又称为液化淀粉，它的纯化后产物如麦芽寡糖或麦芽糊精，都属于便宜的原料。术语“液化淀粉”指的是经过液化的淀粉，即经酸、酶或热机械(thermomechanical)性液化淀粉得到的溶解的或可溶形式的物质。术语“麦芽寡糖”指的是含有α-1，4-糖苷键链接的n为2-50的不同聚合度(DPn)的脱水葡萄糖单位的麦芽糖类，如麦芽糖、麦芽三糖、麦芽四糖或麦芽戊糖类。术语“聚合度”或DPn指的是给定的糖中的脱水葡萄糖单位的数目。麦芽糖，含有2个通过α-1，4-糖苷键连接的葡萄糖残基可以称为DP2。麦芽三糖含有3个α-1，4-糖苷键连接的葡萄糖残基可以称为DP3，依此类推。术语“麦芽糊精”指的是DE小于20的淀粉水解物。术语“DE”(葡萄糖当量)指以干物质D-葡萄糖表示的还原能力(因存在羰基官能团而失去电子)。术语“干物质”指去除水后的组合物。例如：含25wt.％A成分，25wt.％B成分，50wt.％水的产物中含有的是50wt.％A(或B)成分的干物质。术语“乳酸”指的是2-羟基丙酸的自由酸或盐形式。乳酸的盐形式尤其指这类乳酸盐：如：乳酸的钙盐或乳酸钙，优选乳酸的碱和碱土金属盐。乳酸含有一个手性碳原子，因此存在(R)和(S)对映体。该申请中的术语“乳酸”包括纯的(R)和(S)异构体以及包括二者外消旋物在内的二者的混合物。对于过剩(S)-异构体而言，术语“对映体纯度”指的是：对映体纯度＝100％x{((S)-异构体)/((R)-异构体+(S)-异构体)。对于过剩(R)-异构体而言，术语“术语“对映体纯度”指的是：对映体纯度＝100％x{((R)-异构体)/((R)-异构体+(S)-异构体)。
很多用于发酵的微生物不能发酵淀粉、液化淀粉、麦芽糊精或麦芽糖寡聚淀粉，因为它们缺少液化淀粉的酶体系或糖化的酶体系或二者都没有。术语“糖化”指的是酸或酶水解淀粉、液化的淀粉、麦芽糊精或麦芽寡糖，其终极产物是D-葡萄糖或麦芽糖或小的麦芽寡糖或它们的混合物。用α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶或支链淀粉酶制剂以及它们的混合物强化这些微生物的培养物能够方便的解决这个棘手的问题。术语“α-淀粉酶”指功能类EC3.2.1.1的酶，俗名为糖原酶、淀粉酶、真菌α-淀粉酶或细菌淀粉酶，且系统命名为1，4-α-D-葡聚糖葡聚糖水解酶(glucan glucanohydrolase)。α-淀粉酶通过内切水解1，4-α-D-糖苷键部分降解以1，4-α键连接的含有3或3个以上D-葡萄糖单位的多糖。术语“葡萄糖淀粉酶”指功能类EC 3.2.1.3的酶，俗名为葡糖淀粉酶、γ-淀粉酶、溶酶体α-糖苷酶、酸性麦芽糖酶、exo-1，4-α糖苷酶、glucozyme、AMG或GAM，且系统命名为1，4-α-D-葡聚糖葡糖水解酶。葡萄糖淀粉酶连续的从糖链的非还原末端水解末端的1，4-α键连接的α-D-葡萄糖残基，释放β-D-葡萄糖，且它们同时水解α-1，6糖苷键。术语“支链淀粉酶”指功能类EC3.2.1.41的酶，俗名为限制性糊精酶、去分枝酶、或支链淀粉6-葡聚糖水解酶，且系统命名为α-糊精-6-葡聚糖水解酶或支链6-葡聚糖水解酶。支链淀粉酶通过水解α-1，6键使淀粉去分枝。术语“淀粉”指的是任何纯化的或粗品淀粉或液化淀粉，或任何含有淀粉或液化淀粉的物质。例如小麦、玉米、黑麦和土豆淀粉都是可以用于本发明的淀粉的实例。
将淀粉或液化淀粉的糖化与糖化产物(葡萄糖、麦芽糖、小的麦芽寡糖)的发酵相结合的体系称为“同时糖化和发酵”(SSF)法。SSF系统具有可观的前景。
本领域内已知淀粉或液化淀粉发酵成乳酸。例如：EP 354828 A1中公开的乳酸生产方法，其内容包括：在含有液化小麦淀粉和一种葡萄糖淀粉酶制剂的发酵液中孵育德氏乳杆菌亚种lactics或鼠李糖乳酸杆菌以生产含有乳酸的发酵液。Hofvendahl等人在 Appl.Biochem. Biotechnol.，52：163-169(1999)中介绍了在含有小麦淀粉的发酵液中应用乳酸乳球菌的SSF系统。Linko等人在Enz.Microb.Technol.，19：118-123(1996)中介绍了在含大麦淀粉的发酵液中孵育干酪乳杆菌的SSF体系。US2588460公开了采用了在含有液化玉米淀粉和葡萄糖淀粉酶制剂的发酵液中孵育德氏乳杆菌以生产乳酸的方法。Mercier等人在 J.Chem.Technol. Biotechnol.，55：111-121(1992)中介绍了在含液化玉米淀粉的发酵液中孵育嗜淀粉乳杆菌的SSF体系。Cheng等人在J.Indust.Microbiol.，7：27-34(1991)和Zhang等人在Biotechnol.Letters，13：733-738(1991)中介绍了在含液化玉米淀粉的发酵液中孵育Lactobacillus amylovorus的SSF体系。US 5464760和WO 94/13826公开了乳酸生产方法，其内容包括在含有土豆淀粉和葡萄糖淀粉酶制剂的发酵液中孵育混合培养的产生(R)-和(S)-乳酸的乳酸杆菌。Tsai等人在 Appl.Biochem.Biotechnol.，70/71：417-428(1998)中介绍了在含土豆淀粉的发酵液中孵育乳酸杆菌的SSF体系。术语“发酵液”既指最初提供给微生物的作为营养物资源、生长因子和糖的来源形式的培养基，也指部分或全部最初提供的营养、生长因子或糖经消耗和发酵后产生的含有微生物分泌到培养基中的乳酸的培养基。
尽管微生物，如乳杆菌属、乳球菌属、链球菌属、肠球菌属和芽孢乳杆菌属都能够产生乳酸，但是某些特性造成这些微生物不适于乳酸的工业生产，如：它们的生长温度在30-50℃的范围内，最适温度在30-37℃。这造成难以避免工业规模发酵系统的污染。同时与采用更高温度相比，这种温度危害发酵过程中乳酸对映体的纯度。
本发明的目的之一是提供一种方法，该方法消除了已知SSF方法的缺点。
而且，这些微生物的生长温度范围和应用葡萄糖淀粉酶和支链淀粉酶的温度范围不一致，葡萄糖淀粉酶和支链淀粉酶的是50-70℃，α-淀粉酶的是80-105℃。像SSF进行微生物乳酸发酵的温度首选这些微生物的适宜温度，次选酶的活性温度。降低的活性通过增加葡萄糖淀粉酶、分枝淀粉酶或α-淀粉酶或它们的混合物的形式加以补偿。不过这样会增加成本。而且，这些微生物要求在发酵培养基中含有适当量的有机氮、及生长促进物质。因此与简单发酵培养基相比，这样的发酵液更加昂贵，同时使乳酸更加难以纯化。出于这些原因考虑，更嗜热的、营养需求更少的乳酸生产菌比较有利。
本发明涉及其中同时糖化和发酵淀粉的生产乳酸及其盐的方法。该方法包括：在至少含有一种葡萄糖淀粉酶的培养基中糖化淀粉，同时用微生物发酵淀粉，并可选从此培养基中分离乳酸，其特征在于使用中度嗜热产乳酸微生物。
本领域已知用中度嗜热的芽孢杆菌属从简单的糖，如葡萄糖和蔗糖生产乳酸的方法。术语“中度嗜热”指的是菌株在30-65℃的温度范围内能够生长，优选40-60℃，更优选50-60℃。US 5002881和DE 4000942公开了乳酸生产方法，其内容包括：在以葡萄糖或蔗糖为碳源的简单发酵培养基中，于48-54℃孵育凝结芽孢杆菌菌株以生产含有乳酸的发酵液。DE 4000942，Olsen在 Kemisk，25：125-130(1994)和Payot等人在 Enzyme Microb.Technol.，24：191-199(1999)中公开了在以蔗糖为碳源的发酵培养基中，于50-60℃，无需无菌条件下培养凝结芽孢杆菌，发酵得到含有乳酸的发酵液。US 6022537中公开了嗜热淀粉分解微生物-热噬淀粉芽孢杆菌，该菌对于生产乳酸非常有用。
尚未见到以SSF技术应用中度嗜热产乳酸微生物从淀粉(或液化淀粉)生产乳酸的报道。现在发现该方法能很方便的解决现存于的微生物和葡萄糖淀粉酶或支链淀粉酶之间的温度不一致的问题，并使之向α-淀粉酶的最适温度改善。本发明的另外的优点在于现在能够更容易的制备对映体纯度的乳酸或其盐。术语“对映体纯度”指的是对映体纯度至少为95％，优选至少98％，最优选至少为99％。尽管凝结芽孢杆菌和热噬淀粉芽孢杆菌都是性能优良的乳酸生产菌，但它们的部分特性首先表现出这些微生物不太适合从淀粉或液化淀粉中生产对映体纯度的乳酸。热噬淀粉芽孢杆菌是乳酸异质性的(heterolactic)，即一小部分碳源底物发酵产生非乳酸产品(乙醇、乙酸和蚁酸)，因此造成产量降低(乳酸摩尔数/糖摩尔数)，还造成乳酸产物难以纯化。Combet-Blanc等人在 Appl. Environm.Microbiol.，65：4582-4585(1999)、 Appl.Environm.Microbiol.，61：656-659(1995)和 Internat.J.System.Bacteriol.，45：9-16(1995)中公开了葡萄糖的乳酸产量一般为88％-92％(乳酸摩尔数/葡萄糖摩尔数)。不仅如此，文章还公开了(S)-乳酸对映体纯度可达到98％。凝结芽孢杆菌是乳酸性同质性的，即糖只发酵成乳酸。而且DE 4000942公开乳酸对映体纯度接近100％。然而另一方面，在发酵淀粉或液化淀粉或麦芽糊精或麦芽寡糖时凝结芽孢杆菌的产量很低。凝结芽孢杆菌和热噬淀粉芽孢杆菌在生产乳酸时都需要较高的的最适pH(6.0-7.0)，在pH单位要比葡萄糖淀粉酶的优选应用(工作)pH范围高(3.5-5)。因此葡萄糖淀粉酶应用pH范围和微生物的不一致。在SSF中用中度嗜热凝结芽孢杆菌和热噬淀粉芽孢杆菌进行乳酸发酵时选择微生物的最适pH，这造成葡萄糖淀粉酶活性降低。作为补偿需要添加更多的葡萄糖淀粉酶，不过这会增加成本。本发明的另一个目的提供一种方法使所采用的SSF系统适于应用中度嗜热产乳酸微生物，如凝结芽孢杆菌。这种菌株具有高速底物转化及高产量。已知，在高浓度的游离葡萄糖中葡萄糖淀粉酶能够发生逆反应，由能产生葡萄糖的糖如：麦芽糖、异麦芽糖和黑曲糖，这些很少或不能被嗜热乳酸细菌发酵的糖形成α-1，4，α-1，6和α-1，3键(如：Reilly(1985)：Enzymic degradationof starch in：Starch Conversion Technology(van Beynum and Roelsed)，Marcel Dekker Inc，New York，pp101-142)。中度嗜热乳酸细菌应用于SSF防止发酵液中游离葡萄糖的积累进而防止或降低逆反应的速率，并且由此防止非发酵糖，如异麦芽糖和黑曲糖的积累。这增加了由淀粉或液化淀粉生成乳酸的产量并减少了发酵液纯化的难度。
在优选的实施例中，淀粉经葡萄糖淀粉酶和分枝淀粉酶与α-淀粉酶中的至少一种酶的混合物糖化、发酵和可选液化。
与传统发酵方法相比，该方法的最终结果是残存的糖更少，而且可以直接分离乳酸。本发明的优点在于提供了一种便捷、低廉的处理工序，不需要通过复杂的纯化步骤从残留的糖中分离乳酸。另外该方法的另一优点是可以使用淀粉粗品，因为低残糖量不再要求使用纯化的淀粉作为起始产物。通常根据本发明的方法很容易使残余糖少于5g/l，优选少于2g/l。
如上述所示，用葡萄糖淀粉酶或葡萄糖淀粉酶以及α-淀粉酶和/或分枝淀粉酶的混合物进行糖化。葡萄糖淀粉酶(EC3.2.1.3，1，4-α-D-葡聚糖葡糖水解酶)主要切断淀粉和α-淀粉酶水解后的片断的非还原末端的α-1，4-糖苷键。葡萄糖淀粉酶是一类外切酶，它主要攻击以α-1，4-糖苷键连接的含葡萄糖的双糖、寡糖和多聚糖，尽管也以低速率攻击α-1，6-糖苷键和α-1，3-糖苷键。这一点是非常有工业价值的，因为如果希望得到可观的葡萄糖，一定要切开经α-淀粉酶处理后的淀粉水解物所含的α-1，6-糖苷键。因为葡萄糖淀粉酶对α-1，6-糖苷键的活性低，某些商品葡萄糖淀粉酶制剂含有支链淀粉酶。支链淀粉酶是一种称为去分枝酶的酶，该酶能够切断淀粉和液化淀粉中的α-1，6-糖苷键。为了糖化液化的淀粉，以葡萄糖淀粉酶为主成分同时结合含有葡萄糖淀粉酶和支链淀粉酶的制剂的酶适用于本发明。葡萄糖淀粉酶和分枝淀粉酶的最适pH是3.5-5，最适温度范围是55-70℃。随着发酵产物积累，乳酸钙和pH不会对酶的活性和稳定性的产生更坏影响。
尽管如此，从整体发酵操作方面考虑，推荐至少添加2次酶而不是在发酵开始时仅添加一次酶。我们检测了商品葡萄糖淀粉酶/支链淀粉酶制剂  (ex Genencor和Novo Nordisk)。它们均具有相当的去分枝活性。AMGTM E(ex Novo Nordisk)是一种具有高去分枝淀粉酶活性的葡萄糖淀粉酶、DextrozymeTM(含有葡萄糖淀粉酶和分枝淀粉酶)(ex NOVO Nordisk)和OptimaxTM 7525 HP(含有葡萄糖淀粉酶和分枝淀粉酶)(ex Genencor)，检测的结果发现这些制剂之间没有大的区别。从整个发酵操作来看，DextrozymeTM E稍微低于AMGTM E和OptimaxTM 7525 HP，AMGTM E和OptimaxTM 7525 HP几乎相当，而且我们对两种酶制剂都进行了非常细致的研究(见实验)。
发酵采用中度嗜热产乳酸微生物。如来自凝结芽孢杆菌、热噬淀粉芽孢杆菌、史氏芽孢杆菌、嗜热脂肪地芽孢杆菌的菌株或它们的混合物。这些微生物能在30-65℃生长。这些微生物能够很好的调节到酶的最适工作温度进行工作并且本发明方法通常采用的30-70℃。本发明方法通常采用pH3-8.5，优选pH5-6，更优选pH5.35-5.80，最优选pH5.50-5.60。
使嗜热乳酸产生微生物的适应本方法的pH范围是有利的。pH对酶活性有很强的影响。酶在低pH值时活性逐步增强。不过，中度嗜热产乳酸微生物的最适pH的一般范围为6-7。因此，优选使用已适于在低pH(pH5-6，优选pH5.35-5.80，更优选pH5.35-5.80)时性能最佳的中度嗜热产乳酸微生物。使微生物适应的技术在本领域内是众所周知的。通过在pH5.6的发酵培养基中进行40-50次连续转移(transfer)，使中度嗜热乳酸生产细菌适应以改善其在pH5.35-5.8的功能。
同时糖化和发酵适用于淀粉浆或任何其他含淀粉的复合物。所说的淀粉可以是经过或未经过液化的。如果使用的是非液化的淀粉浆或任何其他含有淀粉的复合物，可以将液化与糖化及发酵相结合，还可以在发酵培养基中含有α-淀粉酶。
一个全程糖化步骤持续72小时。不过，通常也可以预糖化40-90分钟，然后在发酵过程中彻底糖化。所说的预糖化步骤可以在发酵之前于50℃以上进行。同时糖化和发酵(SSF)方法是更广泛使用的方法，该方法没有专门的糖化阶段，即发酵微生物和酶一起加入。本发明方法的中度嗜热产乳酸微生物和酶同时加入。也可以不局限于本发明的方法，预糖化后同时糖化和发酵，在后续步骤中加入另外的酶和中度嗜热产乳酸微生物。
将淀粉浆或相应的含淀粉物质的浆液或液化淀粉加入到发酵罐中。微生物接种物和营养物质也加到发酵罐中。在发酵过程中，可以加入适合的碱以调节pH，如氢氧化钙、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氧化镁、氨水、氢氧化铵或适合的碳酸盐，如碳酸钙、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸镁、碳酸铵。
实际操作时，在本发明的液化步骤中将胶化的淀粉或含淀粉的物质分解(水解)成平均DE为10-30的麦芽糊精。术语“胶化”指将淀粉颗粒转化成淀粉糊的程序。用酸处理或α-淀粉酶酶处理的方法水解。α-淀粉酶来自微生物或植物。优选的α-淀粉酶来自真菌或细菌。前面已经对α-淀粉酶进行了定义。在pH5-6进行酶法液化，优选5.35-5.8，更优选5.50-5.60。酶法液化可以很有利的和预糖化或同时的糖化发酵或两者相结合。虽然酸法水解应用并不广泛，但是也可以用。原料可以是粉碎的(全)谷物或磨碎的、切碎的根(土豆、木薯)、块茎、全谷粒、玉米、玉米芯、小麦、大麦、黑麦、高粱、含糖的原料，如废蜜糖、水果原料、糖、秸秆或糖用甜菜、马铃薯、含纤维素的原料，如木头或植物残渣。
然而，本发明也可以采用如称为B-淀粉的淀粉加工副产物。液化是本领域内熟知的技术在此不再赘述。如上所示，也可以将液化与糖化及发酵相结合。
在本发明优选的实施例中，液化步骤包括下述几步：
1)将热浆加热到60-95℃，优选80-85℃，并且至少加入一种α-淀粉酶；
2)用蒸汽将浆液加热到95-140℃，优选105-125℃，彻底胶化浆液；
3)将浆液冷却到60-95℃，再次添加α-淀粉酶进行彻底的水解。液化过程可以在pH5-6进行，尤其是pH在5.35-5.80，更优选pH5.50-5.60。
经过糖化和发酵结合处理后，根据需要可选从发酵培养基中分离出形成的乳酸并加以纯化。传统的乳酸纯化/分离方法有蒸馏、萃取、电透析、吸附、离子交换、结晶以及类似方法，而且可以将上述纯化/分离方法结合使用。蒸馏是最常用的技术。不过，如前面所解释的，本发明方法降低非发酵糖的形成。所以，分离或纯化步骤可以更简单，有时甚至可以省略。对于如何进行蒸馏的更多细节和涉及乳酸回收的其他技术是本领域技术人员所公知的。下面的试验对本发明进行了进一步的阐述，不过这些并不限制本发明。
实施例
SSF实验
培养基和培养条件
将已适应pH5.65的凝结芽孢杆菌培养在3升带套及搅拌的玻璃反应器(Applikon，Schiedam，荷兰)中，该反应器配有温度和pH控制装置，每24小时将180-200ml活性发酵培养物转移到一个含有新鲜配制的大量麦芽糊精培养基(见表1)的发酵罐中而常规维持培养物。发酵用纯的麦芽糊精及液化淀粉和葡萄糖浆进行，后两者均来自Blair的Cargill Refinery (Nebraska，美国) (见表1)。
表1用于SSF和葡萄糖发酵的发酵培养基组成
成分 液化淀粉培养基 麦芽糊精培养基 葡萄糖培养基
葡萄糖浆DE98，51.7％干固体* - - 800g
麦芽糊精DE11-14，95％干固体 - 382g -
液化淀粉DE9-11，35％固固体 1.11 - -
磷酸氢二铵 7g 7g 7.0g
白垩(白化) 26.7g 26.7g 26.7g
酵母提取物(65％DS) 3.4g 3.4g 3.4g
去矿物质水(升) 0.5升 1.3升 1.0升
AMG ETM(Novozymes)发酵开始时的第一部分 0.65-0.7ml 0.6 5-0.7ml -
AMG ETM(Novozymes)发酵24小时后的第二部分 0.3-0.35ml  0.3-0.35ml -
*ex Cargill，Blair，美国内布拉斯加州
发酵罐的温度通过循环水浴控制在54-56℃。pH设定点在酶最适pH和适于pH5.65的凝结芽孢杆菌的最适pH范围之间折衷。发酵的初始pH值是6.0，但随着乳酸形成，pH会下降。当到达pH5.55-5.75时通过自动添加氢氧化钙(250g/l)控制pH。发酵24小时后培养液中添加第二部分AMG ETM(Novozymes)，发酵一直进行到用对氢氧化钙的需求终止。通常在孵育30-40小时之后终止发酵。
SSF实验结果
以葡萄糖浆(DE98)做为底物的发酵为SSF发酵基准。我们用Roquette Freres(GlucidexTM 12，DE11-14)的麦芽糊精制剂开始SSF研究并取得了成功。另外我们对Novozymes公司的AMG ETM(具有高去分枝活性的葡萄糖淀粉酶)和Genencor公司的OptimaxTM 7525 HP(葡萄糖淀粉酶/支链淀粉酶)这2种葡萄糖淀粉酶制剂进行了多方面检测。用纯麦芽糊精的典型SSF发酵在2天内没有残糖。残糖主要有葡萄糖和异麦芽糖，不过，试验体系中的残糖浓度始终低于用DE98葡萄糖浆为底物的参照培养物。与在pH6.4-6.6用DE98的发酵物相比，麦芽糖浓度很低(＜50mg/l)。添加了Glucidex12的大量麦芽糖引入发酵体系。事实上麦芽糖能在低pH值时发酵是一个重大发现。发酵产量((S)-乳酸产物摩尔数/葡萄糖消耗摩尔数)略微高过100％。我们分析了无糖SSF发酵液中的有机酸，发现其水平和凝结芽孢杆菌于pH6.4-6.6的发酵液中的含量相当。而低于pH5.55的SSF发酵液相对较低。与pH5.55-5.75的发酵液相比较，pH5.90的发酵液中的总残糖量增加了50％。使用粗制的液化淀粉得到相似的结果。最后，用粗制的液化淀粉水解物进行的SSF发酵取得了成功。用纯化的麦芽糊精和Cargill Refinery公司的液化淀粉进行SSF发酵，在发酵时间上二者没有差别。两种SSF发酵都在30-40小时时结束。通常，含粗制的液化淀粉或麦芽糊精作为底物的培养液含(S)-乳酸含量180-200g/l，该乳酸的对映体纯度高达99.5％以上。
用多种中度嗜热微生物进行的SSF实验
用凝结芽孢杆菌、热噬淀粉芽孢杆菌、史氏芽孢杆菌、嗜热脂肪地芽孢杆菌和所有四种微生物的混合物进行SSF实验。使培养物生长并与液化淀粉的糖化和发酵相结合，使用和上面SSF实验中相同的流程和条件。所用的所有微生物(包括混合培养物)都能够产生高光学纯度的乳酸。结果汇总在表2中。
表2多种中度嗜热微生物的SSF结果
微生物 乳酸产量(g/l) 光学纯度(％S-乳酸)
凝结芽孢杆菌 35.5* 99.8
史氏芽孢杆菌 18.3* 99.4
热噬淀粉芽孢杆菌 14.4** 99.6
嗜热脂肪地芽孢杆菌 8.7** 99.3
凝结芽孢杆菌、史氏芽孢杆菌、热噬淀粉芽孢杆菌和嗜热脂肪地芽孢杆菌的混合培养物 13.9** 99.7
*)投入4.5％淀粉
**)投入1.6％淀粉

Claims (13)

1.生产乳酸或乳酸盐的方法，其中将淀粉同时糖化并发酵，该方法包括：在至少含有一种葡萄糖淀粉酶的培养基中糖化淀粉，同时用微生物发酵该淀粉，该方法特征在于使用中度嗜热的芽孢杆菌属或嗜热脂肪地芽孢杆菌微生物。
2.权利要求1的方法，其特征在于，该方法包括从培养基中分离乳酸。
3.权利要求1的方法，其中所述淀粉经葡萄糖淀粉酶和至少支链淀粉酶和α-淀粉酶之一的混合物糖化、发酵。
4.权利要求3的方法，其特征在于，所述淀粉经葡萄糖淀粉酶和至少支链淀粉酶和α-淀粉酶之一的混合物液化。
5.权利要求1的方法，其中制备的乳酸或其盐的对映体纯度高于95％。
6.权利要求1的方法，其中在pH3-8.5实施该方法。
7.权利要求6的方法，其中在pH5-6实施该方法。
8.权利要求6的方法，其中在pH5.35-5.8实施该方法。
9.权利要求6的方法，其中在pH5.50-5.60实施该方法。
10.权利要求6-9中任一项的方法，其中使所述的中度嗜热的芽孢杆菌属或嗜热脂肪地芽孢杆菌微生物适应于所述pH范围。
11.权利要求1-9中任一项的方法，其中在30-70℃实施该方法。
12.权利要求1-9中任一项的方法，其中所述的葡萄糖淀粉酶或葡萄糖淀粉酶同至少支链淀粉酶和α-淀粉酶之一的混合物分至少两个部分加入。
13.权利要求1-9中任一项的方法，其中所述微生物来自凝结芽孢杆菌，热噬淀粉芽孢杆菌，史氏芽孢杆菌或其混合物。
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