乳酸是一种可通过发酵生产并广泛用于食品和工业的化学产品。木薯因为具有容易栽培、生长迅速、亩产量高的优点,成为重要的生物质能作物之一。木薯干约含有淀粉73.9%、纤维素11.8%,可以水解为葡萄糖用于发酵。因此利用木薯发酵生产生物燃料和化学产品是提高木薯产业化水平的重要目标之一。凝结芽孢杆菌具有耐高温,乳酸生产速度快的优点。本文围绕Bacillus coagulans LA204的生理代谢特性,结合乳酸发酵工艺对其在木薯发酵生产乳酸的过程进行了研究,得到相关结果如下:1.利用淀粉能力的分析结果表明凝结芽孢杆菌LA204可利用淀粉为唯一碳源生长,说明该菌具有利用淀粉原料而不额外添加糖化酶生产乳酸的能力。2.凝结芽孢杆菌LA204在淀粉诱导下比用葡萄糖做唯一碳源分泌更多的胞外蛋白。质谱结果表明淀粉特异性诱导的蛋白主要参与运输和调节基因表达,而并没有检测到胞外淀粉酶,可能利用细胞膜锚定的淀粉酶水解淀粉。3.在5 L发酵罐中,以木薯为原料优化氮源发酵生产乳酸,结果表明凝结芽孢杆菌LA204可自身产生淀粉酶利用木薯淀粉为碳源发酵产乳酸,且氮源对凝结芽孢杆菌LA204的生长有重要的影响,利用酵母浸粉做氮源时比用玉米浆干粉做氮源最终的乳酸得率提高83%。4.在5-L发酵罐中以8%木薯粉为发酵底物,1%玉米浆干粉为氮源的发酵培养基中分别补加终浓度为12 U/g的α-淀粉酶和180 U/g的糖化酶或20 U/g纤维素酶进行同步糖化发酵的结果表明:未经糊化且不进行酶解的实验组基本不能产生乳酸;不糊化但是加入淀粉酶时,发酵96 h乳酸达到36.03 g/L,经过糊化处理并加入淀粉酶时乳酸浓度在96 h达到44.24 g/L;不糊化和糊化添加纤维素酶分别可以在120小时得到乳酸33.90 g/L和47.29 g/L。以上实验结果表明凝结芽孢杆菌B.coagulans LA204可以利用自分泌淀粉酶进行木薯原料发酵生产乳酸。并且经过优化氮源和酶解工艺,可以提高最终的乳酸得率和生产速率。通过补充淀粉酶和纤维素酶,可以实现更高效的乳酸发酵。为木薯淀粉的高效利用奠定坚实的基础。