甘露醇是一种多功能性六元糖醇,在医药、食品、轻工、化工等领域有广泛应用。甘露醇生产有多种方法,微生物转化法制备甘露醇因具有选择性高、反应条件温和、无副产物山梨醇、收率高等特点引起广泛关注,势必将在未来改变甘露醇的生产格局。因此,筛选一株能高产甘露醇菌株,且其对发酵工艺进行研究,对甘露醇的工业化生产及市场应用有着重要的意义。本文利用拟布氏乳杆菌(Lactobacillus parabuchneri)厌氧发酵制备甘露醇,研究了培养中的碳源、氮源、维生素、酸中和剂等对产甘露醇的影响,实验表明:培养基中碳源全部为果糖或者葡萄糖和果糖比例为1:2的混合糖,总糖不超过浓度240 g/L的条件下,对菌体K1的生长及甘露醇的产生没有影响,产物中甘露醇、乙酸和乳酸的浓度接近理论数值;拟布氏乳杆菌K1生长的必须氨基酸为Ala、Phe、Ser、Cys、Leu、Glu、Ile、Arg、Val、Met、Trp、Thr和维生素为B1、B2、B5、B6、NA、FA、Biotin;培养基中添加少量丙三醇对拟布氏K1生长基本没有差别;即使培养基中存在高浓度的甘露醇,拟布氏乳杆菌也能正常转化生成甘露醇;碳酸钙可作为拟布氏乳杆菌K1发酵过程中酸中和剂。为了得到快速高效的发酵产甘露醇菌株,对拟布氏乳杆菌进行了耐高渗的富集选育,获得耐高渗拟布氏乳杆菌K2菌株。发酵验证:菌体生长、底物利用及产物生成都明显优于K1菌株,通过2 L发酵罐发酵发现K2菌株在300 g/L果糖条件下,果糖利用速率提高103%,发酵周期缩短46.4%,甘露醇的平均产量达到190 g/L,达到理论转化率的94.0%。初步对发酵液中甘露醇的结晶工艺进行了探索,结晶的最佳工艺为:4%活性炭用量脱色2 h,减压过滤,pH 4.0时70℃浓缩,梯度降温结晶,三次浓缩结晶可以获得高纯度和高收率的甘露醇,甘露醇粗品中甘露醇纯度可达96%以上,收率可达81%。为了清洁化生产,对生物法处理结晶母液进行了初步研究。实验表明:谢氏丙酸菌可以利用母液中乳酸,产生乙酸、丙酸;酸式丙酸菌可以利用母液中甘露醇、乳酸,产生乙酸、丙酸,在高浓度母液下,酸氏丙酸菌生长受到一定抑制;谷氨酸棒状杆菌可以利用甘露醇和少量乙酸,来供菌体生长和产生少量丙酮酸;G和T酵母菌可以利用母液中有机物质,供菌体生长。