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乳酸有两种手性异构体L-乳酸和D-乳酸,其中,L-乳酸能被人体代谢,而D-乳酸却不能。高光学纯度的L-乳酸能用于高端食品、生物、医疗和化工等行业,例如可降解塑料、骨骼替代物等,因此,筛选能发酵产生高光学纯度L-乳酸的菌种,探索先进的发酵技术及其理论已成为研究热点之一。本研究利用前期筛选到的芽孢杆菌,先进行鉴定后对其同步糖化发酵生产L-乳酸的发酵条件和培养成份进行优化,最后研究四种碳源对菌种的蛋白质表达差异的影响,具体如下:从16s rDNA保守序列、微观形态观察及生理生化等三个方面鉴定该菌为凝结芽孢杆菌,简称为BCS 13002。BCS 13002经过6~8 h培养进入稳定期;BCS 13002能发酵葡萄糖产生99.8%的高光学纯度的L-乳酸;BCS 13002也能利用玉米淀粉水解物生产高光学纯度的L-乳酸。比较了氮源、碳源和中和剂对BCS 13002发酵生产L-乳酸的影响,发现以酵母浸膏为氮源,葡萄糖为碳源,NaOH为中和剂发酵生产L-乳酸的效果最优,添加适量的MgCl2、MnSO4有助于L-乳酸产率的提升。经响应面优化得到最优培养方案,即初始葡萄糖46 g/L,MgCl2·6H2O 0.4 g/L,MnSO4·H2O 0.7 g/L,蛋白胨10 g/L,酵母浸膏25 g/L。确定了以α-淀粉酶高温预处理玉米淀粉的同步糖化发酵方式。以葡萄糖为碳源分批补料发酵生产L-乳酸,总产量为115.86 g/L,糖酸转化率约为82.31%;以α-淀粉酶高温预处理的玉米淀粉为原料同步糖化发酵,L-乳酸的产量为123.3 g/L,糖酸转化率约为70.03%。用蛋白质组学的手段对凝结芽孢杆菌BCS 13002利用四种碳源发酵生产L-乳酸的蛋白表达差异。通过对328个差异蛋白的研究,发现菌株通过EMP途径代谢葡萄糖和玉米淀粉水解物发酵生产L-乳酸,其中菌体分泌的淀粉酶参与了玉米淀粉水解物的降解,木糖和玉米淀粉并不经过EMP途径代谢,导致菌株产生大量乙酸。玉米淀粉同步糖化发酵过程中,氮代谢产物甲酸被甲酸脱氢酶转化为CO2并溶解于发酵液,造成同步糖化发酵的糖酸转化率偏低。