微生物发酵产光学纯度D乳酸的研究进展.pdfVIP

中国生物工程杂志　ＣｈｉｎａＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，３０（１０）：１１４１２４ 微生物发酵产光学纯度Ｄ乳酸研究进展 周　丽　田康明　陈献忠　左志锐　石贵阳　王正祥 （江南大学生物工程学院生物资源与生物能源研究中心　无锡　２１４１２２） 摘要　Ｄ乳酸作为一种重要的手性中间体和聚乳酸合成的原料，其生产已越来越受到人们的重 视。然而，低光学纯度Ｄ乳酸在很多领域的应用都受到限制。微生物发酵法能够生产高光学纯 度的Ｄ乳酸。除了乳酸生产的传统菌株—乳酸细菌，研究者们还通过基因工程的手段不断探索 其它种属菌株利用更廉价的可再生资源高产光学纯度Ｄ乳酸的可行性。介绍了Ｄ乳酸的物化性 质及其在工业生产、化学加工和聚乳酸合成中的应用，并详细综述了国内外发酵法生产光学纯度 Ｄ乳酸的必威体育精装版研究进展，着重介绍了采用基因工程育种策略提高菌株的Ｄ乳酸产量、转化率、生 产强度以及光学纯度，降低副产物的合成，扩大底物利用范围的研究成果。所涉及的菌株包括： 乳酸细菌、大肠杆菌、谷氨酸棒杆菌以及酵母等。这些研究表明，应用基因工程手段改造生产菌 株的代谢途径是选育Ｄ乳酸发酵生产菌株的发展趋势。最后还对Ｄ乳酸发酵生产的前景进行了 展望。 关键词　Ｄ乳酸　光学纯度　微生物发酵　代谢工程 中图分类号　Ｑ８１９ 　　乳酸常为ＤＬ混合型，为世界上公认的三大有机酸 ［１］ 体、动物、植物和微生物中 。乳酸是自然界最小的手 之一，乳酸及其衍生物具有广泛的用途。乳酸异构体 性分子，分子中羧基 位碳原子为不对称碳原子，具有 α 之一Ｄ乳酸是一种重要的手性中间体，其聚合物Ｄ聚 Ｌ（＋）和Ｄ（－）两种构型。Ｌ乳酸为右旋型，Ｄ乳酸为 乳酸与Ｌ聚乳酸形成立构复合物能提高Ｌ聚乳酸的热 左旋型，Ｌ乳酸和Ｄ乳酸等比例混合即为消旋的ＤＬ 稳定性。随着人们环保意识的提升，生物可降解聚乳 型。Ｄ乳酸和Ｌ乳酸除旋光性外，它们的其它理化性 酸材料的市场需求量不断增加，同时也推动了对其单 ［２］ 质相同 ，但 ＤＬ型的物理性质与它们有所差别，表现 体Ｄ乳酸的需求。然而，低光学纯度的Ｄ乳酸在很多 在其熔点和熔化热比单一 ［２］ Ｄ或Ｌ构型的低 。 领域的应用受到限制，人们不断寻找单一光学纯度 Ｄ 　　Ｄ乳酸具有一元羧酸的典型化学性质，水溶液呈 乳酸的生产方法，并探索其以可再生、廉价资源为原 弱酸性，浓度达到５０％以上时会部分形成乳酸酐，与一 料，以高产量、高底物转化率、高生产强度和高化学纯 些醇类物质反应生成醇酸树脂，在加热条件能够进行 度生产的可行性。本文将概述 Ｄ乳酸的性质与应用， 分子间酯化反应，形成乳酰乳酸（ＣＨ Ｏ），稀释并加 ６ １０ ５ 并围绕Ｄ乳酸生产菌种的必威体育精装版研究进展作一综述。 热可再水解成 Ｄ乳酸。在脱水剂氧化锌作用下，两分 子Ｄ乳酸脱去两分子水，自聚形成环状二聚体 Ｄ丙交 １　Ｄ乳酸及其应用 ［２］ 酯（ＣＨＯ，ＤＬＡ） 。充分脱水则可形成聚合 Ｄ乳