苯乳酸(Phenyllactic acid, PLA)是一种新型的生物防腐剂,首次发现是在Geotrichum candidum中可以抑制Listeria monocytogens的生长。它具有抗革兰氏阳性菌、阴性菌和真菌等功能。除了在食品中具有抗微生物的功能外,苯乳酸由于是中药提取物“丹参素”的类似物,具有一定的药用价值,因此苯乳酸的开发和利用具有广泛的应用前景。本论文应用实验室已有的可以发酵生产苯乳酸的乳酸菌Lactobacillus sp. SK007,首先在实验室规模下,对发酵生产苯乳酸的培养基在MRS培养基基础上进行改良,并对发酵培养基成分进行优化;然后进行了300 L发酵罐规模的中试发酵论证实验,绘制了发酵过程曲线,分析了发酵液的主要成分;初步找到使用薄层层析色谱的方法来快速检测苯乳酸;在预处理的基础上,采用离子交换树脂、膜分离、溶剂萃取等方法对苯乳酸发酵液的分离纯化进行探索性研究;系统地对活性炭吸附脱色苯乳酸发酵液进行了研究,分析了脱色的工艺以及活性炭吸附的热力学性质。具体研究内容与结果如下:1.以乳酸菌Lactobacillus sp. SK007作为苯乳酸的生产菌株,在单因素分析的基础上,采用均匀设计、二次旋转组合设计等一系列优化实验,确定了最佳培养基的组成和浓度。乳酸菌SK007发酵产苯乳酸的发酵条件为发酵温度为30℃,发酵时间24 h,培养基起始pH 6.2-6.4,培养基成分为30 g/L葡萄糖,5 g/L苯丙酮酸,47 g/L玉米浆,3 g/L磷酸氢二钾,3 g/L乙酸钠,30 g/L酵母粉和3 mL/L吐温-80,实验结果有良好的重现性,苯乳酸产量达到2.30 g/L。在苯乳酸的发酵生产中使用玉米浆作为主要氮源,而取代了蛋白胨,由于节约了成本,提高了发酵法合成苯乳酸工业化生产的可行性。2.进行了300 L发酵罐规模的中试发酵论证实验,根据发酵进程曲线表明,代谢产物的生成与生长是同步的,即生长偶联型。分析了发酵液的主要成分,分别为苯乳酸3.15% (占固形物含量),灰分15.55% (占固形物含量),蛋白质34.15% (占固形物含量)。另外,对发酵液中的苯乳酸进行构型分析,结果表明发酵液中L-苯乳酸和D-苯乳酸的比例接近于1:1。3.采用薄层层析色谱法测定苯乳酸,其具体条件为,展开剂及比例为氯仿:甲醇:冰醋酸= 8: 1: 0.1,显色剂为10%硫酸的甲醇溶液和5%磷钼酸的甲醇溶液。4.利用硫酸铝絮凝等方法先对苯乳酸发酵液进行预处理。然后考察了不同的分离纯化手段对苯乳酸发酵液的影响,其中包括离子交换树脂、膜分离以及溶剂萃取等方法。通过研究表明,采用乙酸乙酯萃取分离效果比较明显,通过正交实验得到最终工艺是相比3: 1,pH为1.0,萃取次数4次。在此工艺条件下,PLA占固形物含量为88.12%,PLA回收率为92.61%。5.研究了4种活性炭对发酵液吸附脱色的影响,最终选择AC1为脱色剂,再通过单因素实验和正交实验对脱色条件进行优化,得到了适宜的脱色条件为:活性炭添加量1.5%,发酵液初始pH6.5,温度为90℃,脱色时间为30 min。在此条件下进行进一步实验,结果发现,苯乳酸发酵液的脱色率可达到90.48%,苯乳酸回收率为88.58%。活性炭对苯乳酸发酵液脱色的吸附符合Freundlich (R2 > 0.9597)方程和Langmuir (R2 >0.9656)方程。吸附焓ΔH为-2.45—6.26 kJ/mol,吸附自由能ΔG为-6.98—-10.69 kJ/mol,吸附熵ΔS为12.6—42.3 J/mol·K。活性炭对苯乳酸发酵液中色素的吸附是自发进行的。