中國科學院過程工程研究所萬印華研究員的團隊分離得到一株高溫乳酸生產菌BacilluscoagulansIPE22。該菌株能夠利用葡萄糖、木糖和阿拉伯糖同型發(fā)酵生產乳酸，并且對木質纖維素水解液中多種發(fā)酵抑制物具有的耐受性。針對B.coagulansIPE22特點，建立了以小麥秸稈為底物的高溫發(fā)酵集成工藝：小麥秸稈經稀酸預處理后，無需固液分離和脫毒步驟，直接進行同步糖化共發(fā)酵生產乳酸。

    乳酸是一種多用途的綠色平臺化合物，以乳酸為單體合成的聚乳酸塑料被認為是石化塑料的最佳替代品之一。聚乳酸的大量需求導致降低乳酸發(fā)酵成本迫在眉睫，利用木質纖維素原料生產乳酸成為目前的研究熱點。然而，受限于乳酸生產菌種，以木質纖維素為底物進行乳酸發(fā)酵時，通常分為多個獨立的操作單元(如原料預處理、半纖維素水解液脫毒與發(fā)酵、纖維素酶解、纖維素水解液發(fā)酵)導致發(fā)酵效率不高，影響了木質纖維素發(fā)酵生產乳酸的工業(yè)化進程。

    該工藝節(jié)省了設備投入和能耗，顯著降低了生產成本，為木質纖維素生物轉化乳酸研究提供了一種新策略。以此為基礎，進一步利用自主研發(fā)的動態(tài)旋轉膜生物反應器開展了基于膜耦合技術的重復批次發(fā)酵研究，利用小麥秸稈水解液中混合糖(葡萄糖、木糖和阿拉伯糖)52℃發(fā)酵生產乳酸。通過重復批次培養(yǎng)，發(fā)酵體系可以獲得高濃度細胞，B.coagulansIPE22實現(xiàn)了對葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的同步利用，生產強度是批次發(fā)酵的2.33倍。同時，由于發(fā)酵過程為開放式操作，培養(yǎng)基和設備無需滅菌，可進一步降低生產成本。