[发明专利]以乳清为原料发酵生产L－乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发酵生产L-乳酸的方法。

背景技术

乳酸是一种重要的有机酸，存在于人体、动物、植物和微生物中。乳酸及其盐类和衍生物广泛应用于食品、医药、化工和饲料等工业。由于人体只能利用L-乳酸，因此世界卫生组织提倡在食品及医药行业中使用L-乳酸替代目前普遍使用的DL-乳酸。L-乳酸作为重要的化工原料可以大规模地应用于可生物降解塑料、绿色化学品、溶剂以及植物生长调节剂等方面，随着L-乳酸的应用领域逐步扩大，其消费量以每年5％的速度增长，产品市场潜力巨大。

目前，通常采用的发酵法生产L-乳酸是以玉米、玉米粉、大米、甘薯等农副产品作为原料的，但存在生产需要高温(65～90℃)，能耗大，原料价格逐年上涨，导致生产原料成本高，且与人类争粮的问题。

乳品工业中每生产1kg干酪就会排放9kg乳清，如此大量废弃物的排放会造成严重的环境污染问题。目前，关于乳清的开发利用只停留在对其进行简单的直接加工上，如生产乳清粉、乳清蛋白粉等产品，忽略了乳清中除蛋白质以外占较大比例的糖类的开发，特别是利用糖类为碳源进行发酵，导致乳清的综合利用率低。

发明内容

本发明目的是为了解决废弃乳清的综合利用率低及现有以农副产品为原料发酵法生产L-乳酸的方法存在能耗大、原料成本高和与人类争粮的问题，而提供一种以乳清为原料发酵生产L-乳酸的方法。

以乳清为原料发酵生产L-乳酸的方法按以下步骤实现：a、按0.3～0.6g中性乳糖酶与100mL乳清的比例将中性乳糖酶溶于乳清中，在35～45℃的条件下水解2～3h，然后在95～105℃的条件下处理5～10min，得水解糖溶液；b、按体积比1∶20～50将人工诱变米根霉孢子悬液接种于种子培养基，在转速为180～220r/min、温度为30℃的条件下振荡培养12～16h，得种子液；c、将0.2～0.4g硫酸铵、0.05～0.06g磷酸二氢钾、0.02～0.08g硫酸镁和0.01～0.02g硫酸锌加入100mL水解糖溶液中配制成发酵培养基，然后在110～121℃的条件下灭菌10～20min；d、按体积比1∶20～50将种子液接种于发酵培养基中，在转速为180～220r/min、温度为30℃的条件下发酵55h后加入6.5～7.0g无菌碳酸钙，继续发酵至72～78h，即得L-乳酸；其中步骤a中乳清为预处理后pH值为6.5～7.0、乳糖体积浓度为15％～25％的乳清；步骤a中乳清为甜乳清、乳清粉或乳清渗透液；步骤b中种子培养基按6g葡萄糖、0.2g硫酸铵、0.06g磷酸二氢钾、0.025g硫酸镁、0.01g硫酸锌和100mL水的比例配制，自然pH。

本发明将乳清进行一次水解得到两种可被微生物直接利用的糖类：葡萄糖和半乳糖，使乳清中的糖类得到完全充分的利用，且乳清可直接低温(35～45℃)酶解，同时淘汰了高温高压糊化、液化、糖化设备，简化了生产工艺，能耗小。本发明中除用乳清代替玉米外所采用的其他培养基原料配方与以玉米为原料的培养基配方相同，生产厂家无需更改生产工艺和生产设备，就可以将生产原料由玉米调整为乳清，这样不仅提供给生产厂家更多的原料选择，而且利用乳品工业废弃物乳清替代宝贵的粮食作物，不存在与人类挣粮，且降低了原料成本，为合理开发综合利用乳清资源、有效防止环境污染、节能减排开辟一条新的途径，其经济价值显著。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。