1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

D-乳酸（D-Lactic acid，D-LA），是一种重要的手性中间体，可广泛应用于化工、

和农业等领域。近年来高光学纯度的D-乳酸因为在提高聚乳酸材料性能方面的实际应用，从而得到了更多的关注。微生物发酵法生产乳酸具有原料来源广泛、生产成本低、产品光学纯度高、安全性高等优点而成为乳酸的主要生产方法。

1．1D-乳酸的性质

乳酸(Lactic acid)，是目前世界上广泛应用的三大有机酸之一，广泛存在于许多食物中，例如一些天然食品以及一些微生物发酵产品，同时乳酸还是一些有机生物体的重要代谢产物，例如一些厌氧原核生物、动物以及人类。乳酸又名为丙醇酸。乳酸分子中存在一个不对称的碳原子，因此具有光学异构现象，即D-乳酸和L-乳酸，结构见图：

图1 L-乳酸和D-乳酸结构式

1.2D-乳酸的应用

D-乳酸(D-lactic acid)是重要的手性中间体与有机合成原料，广泛应用于药物、高效低毒农药、除草剂及化妆品等物质的手性合成。随着新型环保生物材料的推广，L-乳酸、D-乳酸混合形成的聚合物在新材料的应用方面有了很大的发展。聚乳酸以其良好的生物可降解性能及其他优良的使用特性，例如透明性好、热塑性好、产物安全性高等，而被认为是理想的取代传统塑料的生物材料之一。由于人体内只含有L-乳酸酸脱氢酶，无法代谢D-乳酸，所以D-乳酸不能应用于食品行业中。

1.3 D-乳酸的代谢途径

根据乳酸发酵形式的不同，可将乳酸发酵分为：同型乳酸发酵、异型乳酸发酵、双歧发酵。同型乳酸发酵是葡萄糖经EMP途径生成丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的催化下为乳酸，发酵1mol葡萄糖生成2mol乳酸和2mol三磷酸腺苷(ATP)。经过这一途径，lmol葡萄糖可生成2mol乳酸，理论转化率为100%，但由于发酵过程中微生物有其他生理活动存在，实际转化率在80%以上即认为是同型乳酸发酵。同型乳酸发酵的微生物主要有德氏乳杆菌和粪链球菌。异型乳酸发酵经由磷酸戊糖途径(HMP)生成等摩尔的乳酸、二氧化碳和乙醇(或乙酸)，其中产物乙醇和乙酸的比例取决于微生物中的氧化还原作用。双歧发酵途径是两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum)通过HMP分解葡萄糖产生乳酸的另一种途径。

通过糖分解代谢将糖转化为乳酸是革兰氏阳性菌和乳酸菌中主要的代谢途径。而且很多乳酸菌的主要同型发酵产物是乳酸，其中一些关键酶在D-乳酸发酵中发挥着重要的作用。

图1-3 乳酸同型发酵途径

1.4代谢通量分析简介

代谢通量(metabolic flux)是细胞生理学的一个基本决定因素 ,也是代谢途径中最重要的参数。在稳态条件下代谢通量一般以代谢产物的比生成速率来表示。代谢通量分析 (MFA)是根据代谢路径中各反应的计量关系以及实验中所测得的数据来确定整个代谢反应网络中代谢通量分布的一种方法，在代谢工程中占有重要地位。通过计算不同途径或不同条件下的代谢通量分布,可以表征细胞的代谢能力，洞察遗传修饰对细胞代谢状态的影响，从而为进一步更加合理的遗传改造提供理论依据。MFA 综合了底物吸收及产物形成速率、生物合成需求、化学计量反应以及中间代谢物的生物合成等数据,为重新构建细胞代谢提供了关键的量化信息。代谢通量计算的结果是一幅代谢通量图，通过对比出发菌种和改造菌种或者相同菌种不同条件下节点的代谢通量，分析代谢途径各个节点出的性质，从而确

定了代谢途径中各个不同的控制点，可以有目的的使通量分配于目标产物的支路，通过对不同控制点的重要性分析，可以比较准确的确定出网络中关键控制点(关键节点)，这位下一阶段的研究提供了指导作用。

1.5 本课题研究主要内容和意义

1.5.1 主要研究内容

（1）菊糖芽孢乳杆菌的主要代谢产物的确定

（2）代谢通量模型的建立

（3）代谢通量的分布分析

（4） 酶活分析

1.5.2意义

通过对菊糖芽孢乳杆菌代谢模型的建立和代谢通量的分布分析及酶活测定的分析确定D-乳酸高产菌突变株高产的内在机理，为后期的发酵调控及基因改造提供信息基础

参考文献：

[1] 金其荣，金丰秋. 乳酸衍生物发展应用新动向[J]. 山西食品工业，2002(3)：2-5.

[2] Rajgarhia V，Dundon C A，Olson S，et al. Methods and materials for production of D-lactic acid in yeast：WO，102201[P]. 2003.

[3] 蒋木庚，杨红，陈如东等. 芳基丙酸类除草剂光学异构的研究[J].南京农业大学学报，2000，23(2)：97-100.

[4] 申桂英. 2-氯丙酸[J]. 精细与专用化学品，2005，13(13)：19-20.

[5] 施介华，金迪，李祥等. 2-氯丙酸及其酯的拆分研究进展[J]. 浙江工业大学学报，2006，4(5)：502-508.

[6] Pascal M，Harivelo R. Process for the preparation of optical isomers of 2-chloropropionic acid esters：US，5049676[P]. 1991.

[7] 陈丹云，王敬平，柏艳等.乳酸酯及其衍生物的合成研究进展[J]．化工进展，2002，21(4)：243～246.

[8] 丁子建．芽孢乳杆菌发酵葡萄糖制备D-乳酸的研究[D]．南京：2004.

[9] 程蓉，钱欣. 聚乳酸的改性及应用进展[J]. 化工进展，2002，21(11)：824-826.

[10] Ikada Y，Jamshidi K，Tsuji H，et al. Stereocomplex formation between enantiomeric poly(lactides) [J]. Macromolecules，1987，20：904-906.

[11] Tsuji H，Horii F，Hyon S H，et al. Stereocomplex formation between enantiomeric Poly(lactic acid)s. 2. Stereocomplex formation in oncentrated solutions[J]. Macromolecules，1991, 24 2719-2724.

[12] Tsuji H，Horii F，Nakagawa M，et al. Stereocomplex formation between enantiomeric Poly(lactic acid)s. 7. Phase structure of the stereocomplex crystallized from a dilute acetonitrile solution as studied by high-resolution solid-state 13C NMR spectroscopy[J]. Macromolecules，1992，25：4114-4118.

[13] Tsuji H，Fukui I. Enhanced thermal stability of poly(lactide)s in the melt by enantiomeric polymer blending[J]. Polymer，2003，44：2891-2896.

[14] Karst D，Yang Y Q. Molecular modeling study of the resistance of PLA to hydrolysis based on the blending of PLLA and PDLA[J]. Polymer，2006，47：4845-4850.

[15] 徐寿昌. 有机化学[M]. 第2 版. 北京：高等教育出版社，1993：159-178.

[16] Hsieh C L，Houng J Y. Process for preparation of D-lactic acid from D,L lactic acid ester using wheat germ or pancreatic lipase：US，5605833[P]. 1997.

[17] Sato E，Ozaki E，Iida C，et al. A process for producing D-lactic acid and L-lactamide：EP，0654533 [P]. 2000.

[18] Florent J E M, Ninet L, Tissier R C F. Process for the Manufacture of D-Lactic Acid and its salts: GB, 1157213 [P]. 1969.

[19] Voelskow H, Sukatsch D. Process for the production of D-lactic acid with the use of Lactobacillus bulgaricus DSM2129: US, 4467034 [P]. 1984.

[20] Boer J P, Mattos M J T, Nijssel O M. D-Lactic acid production by suspended and aggregated continuous cultures of Bacillus laevolacticus [J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 1990, 34: 149-153.

[21] Kosaki M, Kawai K. Fermentation to d-lactic acid: EP, 0190770 [P]. 1992.

[22] Veringa H A.Procedure for the preparation of D-lactic acid with Lactobacillus bulgaricus：US，5322781[P]. 1994.

[23] Remedios Y, Ana B M, Jose L A,et al.Production of D-lactic acid from cellulose by simultaneous saccharification and fermentation using Lactobacillus coryniformis subsp.torquens [J]. Biotechnology Letters, 2003, 25: 1161-1164.

[24] 丁子建, 柏中中, 孙志浩等. 芽孢乳杆菌发酵葡萄糖制备D-乳酸的研究[J]. 生物加工过程, 2004, 2(3): 30-36.

[25] Bustos G, Moldes A B, Alonso J L, et al. Optimization of D-lactic acid production by Lactobacillus coryniformis using response surface methodology [J]. Food Microbiology，2004, 21: 143-148.

[26] Fukushima K, Sogo K, Miura S, et al. Production of D-lactic acid by bacterial fermentation of rice starch [J]. Macromolecular Bioscience, 2004, 4: 1021-1027.

[27] Tanaka T, Masahiro H, Suguru T, et al. Production of D-lactic acid from defatted rice bran by simultaneous saccharification and fermentation [J]. Bioresource Technology, 2006, 97: 211-217.

[28] 杨文革, 胡永红, 陈春晓等. 组合发酵生产D-乳酸工艺: 中国, 200610097453.6 [P]. 2007.

[29] 许平, 马延和, 赵博等. 一种生产D-乳酸的方法及其专用芽孢乳杆菌: 中国, 200710176056.2 [P]. 2008.

[30] Calabia B P, Tokiwa Y. Production of D-lactic acid from sugarcane molasses, sugarcane juice and sugar beet juice by Lactobacillus delbrueckii [J]. Biotechnology Letters, 2007, 29: 1329-1332.

[31] Shohei Okino, Masako Suda,Keitaro Fujikura.Production of d-lactic acid by Corynebacterium glutamicum under oxygen deprivation[J].Applied Microbiology and Biotechnology, 2008, 78: 449-454.

[32] Zheng dong.An economica lapproach for d-lacticacidproductionutilizingunpolishedrice from aging paddy as major nutrient source[J].

Bioresource Technology,2009, 100: 2026-2031

[33] Ting-Ting Xu, Zhong-Zhong Bai, Li-Juan Wang and Bing-Fang He.Breeding of D-Lactic Acid High Producing Strain by Low-energy Ion Implantation and Preliminary Analysis of Related Metabolism[J].Applied Biochemistry and Biotechnology, 2010, 160: 314-321.

[34] Limin Wang, Bo Zhao, Fengsong Li, Ke Xu, Cuiqing Ma, Fei Tao, Qinggang Li and Ping Xu.Highly efficient production of d-lactate by Sporolactobacillus sp. CASD with simultaneous enzymatic hydrolysis of peanut meal[J].Applied Biochemistry and Biotechnology, 2011, 89: 1009.-1017

[35] Taguchi H，Ohta T. D-lactate dehydrogenase is a member of the D-isomer-specific 2-hydroxyacid dehydrogenase family[J]. The Journal of Biological Chemistry，1991，266(19)：12588-12594.