本發明涉及一種D?乳酸生產菌株以及利用該D?乳酸生產菌株生產D?乳酸的方法。利用本發明的D?乳酸生產菌株COLmDH生產D?乳酸時，在D?乳酸生產中的產酸速度和產物光學純度都得到顯著提高，即，本發明的D?乳酸生產菌株COLmDH具有顯著提高的生產D?乳酸的產酸性能。相應地，通過使用本發明的D?乳酸生產菌株COLmDH來發酵生產D?乳酸，可以大大改善D?乳酸的生產。同時，該D?乳酸生產菌株COLmDH還具有發酵成本低、環境友好的優勢。

技術領域

本發明涉及基因工程領域和微生物發酵領域。具體而言，本發明涉及一種能夠快速生產高光學純度D-乳酸的D-乳酸生產菌株以及利用該D-乳酸生產菌株生產D-乳酸的方法。

背景技術

聚乳酸(Polylactic acid，PLA)是一種由乳酸單體縮聚而成的可生物降解的高分子聚合物，主要是以微生物的發酵產物L-乳酸作為單體通過聚合反應而獲得。PLA因其原料為可再生的生物資源，被產業界一致認定為新世紀最有發展前途的新型“生物基材料”。此外，由PLA制成的產品光澤度、透明性、手感和耐熱性好，還具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，并具有較高的光澤度和加工性能；PLA還具有無毒、無刺激性和良好的生物相容性等特點。因此，PLA具有廣闊的市場前景，用途十分廣泛，目前主要用于服裝、建筑、農業、林業、造紙和醫療衛生等多個領域中。

隨著對PLA研究的不斷深入，國內外的許多研究學者已發現純聚L-乳酸(PLLA)的多種性能不穩定，而加入適當比例的D-乳酸進行聚合可以提高其性能，拓寬了聚乳酸的應用范圍。例如，PLLA由于性脆、抗沖擊性差以及熱不穩定性等缺點而在某些應用中受到限制，對此，如果控制將一定比例的D-乳酸與L-乳酸進行共聚合，可以獲得高分子量的共聚物，從而加強聚乳酸的機械性能，例如抗沖擊性、張力強度和延展性等，同時還可提高PLLA的熱穩定性，加快PLLA的降解速度。另一方面，光學純度大于99％的D-乳酸在醫藥、農藥、化工等方面具有廣泛應用。以高光學純D-乳酸為原料聚合而成的聚乳酸材料能夠替代普通化工產品聚合而成的塑料、纖維制品，應用在醫用骨內固定物、香煙過濾頭、紡織用高級纖維等高端消費領域，同時也是3D打印技術的主要原材料。

迄今為止，D-乳酸主要可通過化學合成法和微生物發酵法獲得。化學合成法存在環境污染、成本昂貴、技術復雜、光學純度較低等棘手問題，難以滿足實際應用要求。相比之下，微生物發酵法利用葡萄糖等可再生資源為原料生產D-乳酸，具有生產成本低、產物光學純度和安全性高、生產條件溫和、污染小等優點，因此，目前全世界的D-乳酸工業生產絕大部分都是通過微生物發酵法進行的。然而，大多數乳酸菌只能同時生產L-乳酸和D-乳酸，只有極少數的天然乳酸菌和一些模式工程菌可用于專門生產D-乳酸。目前已知的D-乳酸發酵生產中采用的生產菌株有德氏乳桿菌(Lactobacillus delbrueckii)、保加利亞乳桿菌(Lactobacillus bulgaricus)和左旋乳酸芽孢桿菌(Bacillus laevolacticus)等。

然而，在通過微生物發酵法大規模工業生產D-乳酸時，可選擇的菌株仍然十分有限，需要進一步選育高產菌株，不斷發掘新菌種，以期實現產量增加、純度提高、成本降低、效益提高等目標。

發明內容

本發明的主要目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種能夠快速生產高光學純度D-乳酸的D-乳酸生產菌株以及利用該D-乳酸生產菌株生產D-乳酸的方法。具體而言，目前已知腸膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)能夠發酵糖類產生多種酸和醇，具有高產酸能力、抗氧化能力和拮抗致病菌等能力，然而，對于利用腸膜明串珠菌來生產高光學純度的D-乳酸，本領域罕有報道。對此，本發明通過對分離自酸奶的腸膜明串珠菌進行常壓室溫等離子體(atmospheric and room temperature plasma，ARTP)誘變，篩選得到了D-乳酸生產速度快且產物D-乳酸光學純度高(可達99.4％)的菌株，從而完成了本發明。