利用巴西曲霉（Aspergillus brasiliensis）产生的酶混合物对大麦渣进行增值处理，以生产乳酸

《Archives of Microbiology》：Valorization of barley bagasse for lactic acid production using an enzymatic cocktail produced by Aspergillus brasiliensis

本研究通过优化青霉属菌株在农业废弃物上的酶生产，利用其水解大麦秸秆生成发酵糖，并经乳酸杆菌发酵生产L-乳酸。结果表明，采用酸耐受性酶（A. brasiliensis在豆秸秆上产酶）结合低pH直接发酵，相比传统方法效率提升，为可持续生物制造提供新途径。

　　

摘要

农业工业过程会产生大量的木质纤维素废弃物，这些废弃物主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。将这些废弃物重新用于生产木质纤维素酶，为生物质的价值转化以及乳酸等生物产品的生产提供了一种经济且可持续的方法。本研究旨在通过在不同农业工业废弃物上培养Aspergillus菌株来优化酶的生产，并利用这些酶来水解大麦秸秆以生产乳酸。选取了四种Aspergillus菌株（A. brasiliensis、A. clavatus NRRL1、A. flavus和A. terreus），在最小培养基（pH 6.5）中添加1%（w/v）的大麦秸秆、豆秆或稻草，于30°C和120 rpm的条件下培养5天。使用天然和合成底物筛选了九种不同的全纤维素酶活性。结果显示，A. brasiliensis在豆秆上生长时表现出最高的酶活性。通过优化其培养条件，在pH 5.5和35°C下培养5天后，该菌株产生的还原糖含量达到10 g/L。进一步优化大麦秸秆的水解过程后，在pH 3.0和50°C下使用20%（w/v）的豆秆浓度培养24小时，可得到49 g/L的可发酵糖类，其水解产率为总碳水化合物含量的44%。释放出的糖类被Lactobacillus rhamnosus ATCC 7469菌株发酵，产生了21.1 g/L的L-乳酸，发酵产率为可利用糖类的47%，体积生产率为0.15 g/L/h。这项工作展示了一种将低成本酶生产与有效糖化及大麦秸秆发酵相结合的集成生物工艺，凸显了其在可持续乳酸生产方面的潜力。与以往依赖商业酶或中性pH值水解的研究不同，该工艺独特地结合了在豆秆（一种较少使用的底物）上培养的Aspergillus brasiliensis所产生的耐酸酶，以及Lactobacillus rhamnosus ATCC 7469在低pH值下的直接发酵。这种特定微生物物种与农业废弃物的结合，代表了一种独特而有效的生物质转化方法。