[发明专利]一种生物菌群联合发酵生产柠檬酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柠檬酸的生产方法，具体地说是一种生物菌群联合发酵生产柠檬酸的方法。

背景技术

柠檬酸又名枸橼酸，其分子式为C6H8O7，分子量为192.12，学名α-羟基丙烷三羧酸，溶于水、乙醇和乙醚，是生物体主要代谢产物之一。它有两种形式：1、水合物：100℃时融解，密度1.542g/cm3(18℃)；2、无水物：无色晶体或粉末，熔点153℃，有强酸味。柠檬酸主要应用于食品工业，作为食品的酸味料和油脂的抗氧化剂，其次用于医药工业、塑料工业等。

目前，柠檬酸产业在我国有机酸行业中占有重要的位置，国内的柠檬酸生产量占世界产量的60％以上。柠檬酸属于高耗能的发酵产品，国内一般以玉米为原料，经过预处理，发酵生产柠檬酸，其生产工艺为：玉米→粉碎→调浆→淀粉酶高温液化→发酵灭菌→黑曲霉发酵→柠檬酸提取，这种生产方法的不足在于：由于在生产过程中，淀粉酶高温液化采用蒸汽瞬间加热技术，其对营养成分的破坏力较大，导致液化不彻底，有残留糊精，微生物对玉米淀粉不能完全利用，从而致使原料的利用率在95％以下，残留总糖在1.5％以上，造成了巨大的粮食消耗和能源浪费，增加了企业的生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种粮食利用率达到98％以上，残糖含量在0.5％以下，节约粮耗，能提高柠檬酸的产率的生物菌群联合发酵生产柠檬酸的方法。

为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：该一种生物菌群联合发酵生产柠檬酸的方法，其特征在于：它包括以下步骤制成：

(1)、枯草杆菌(Bacillus subtilis)的培养：取产淀粉酶枯草芽孢杆菌，接种于20％土豆固体培养基中，在28℃条件下培养24小时，挑取单菌落，接种于20％土豆液体培养基中，在28℃条件下摇瓶振荡培养24小时，与玉米粉液体培养基按体积比1∶10接种于种子罐中，在28℃条件下通气搅拌24小时；

(2)、黑曲霉(Aspergillus niger)的培养：取黑曲霉，接种于20％土豆固体培养基中培养72小时，挑取单菌落，接种于麸曲培养基中，在28℃条件下培养10天，再将培养好的麸曲菌种，接种于玉米粉液体培养基种子罐中，在温度28-38℃、通风比为0.1vvm和搅拌转速为50-120rpm的条件下，培养24小时；

(3)、把玉米粉碎后，按质量比1∶3与水混合，在发酵罐中高温灭菌30分钟，冷却至35℃-38℃；

(4)、取步骤(1)和(2)制得的培养物，共同接种于发酵罐中，在温度为28℃-38℃、通风比为0.1-0.15vvm和搅拌转速为50-120rpm的条件下，发酵60小时，即可提取柠檬酸。

柠檬酸含量的检测：

一般检测发酵过程中的总酸，采用0.1429mol/L NaOH溶液滴定发酵过滤清液，取发酵液1ml，滴入酚酞试剂2-3滴，用上述NaOH溶液滴定至溶液变浅红色，所用的NaOH的量即是发酵液中柠檬酸含量。

玉米转化率(％)：黑曲霉生成柠檬酸的克数与消耗糖的克数之比的百分数。

消耗糖：消耗玉米质量乘玉米淀粉含量。

残糖测定：采用费林试剂法。

采用上述检测方法，对本发明进行试验：

摇瓶试验：取产淀粉酶枯草芽孢杆菌和黑曲霉，分别接种于20％土豆固体培养基中，在28度条件下分别培养24小时和72小时，分别选取单菌落，分别接种于20％土豆液体培养基和10％玉米粉液体培养基中，枯草芽孢杆菌在28度条件下培养24小时，以5％接种量接种于产柠檬酸黑曲霉摇瓶中，摇瓶震荡培养52小时，检测柠檬酸产率和残余糖液量。根据十批次的相同条件下的摇瓶试验，柠檬酸产率平均为99.5％，残糖量为0.43％。

共同试验：取产淀粉酶枯草芽孢杆菌和黑曲霉，分别接种于20％土豆固体培养基中，在28度条件下分别培养24小时和72小时，分别选取单菌落，共同接种于10％玉米粉液体培养基中，摇瓶震荡培养52小时，检测柠檬酸产率和残余糖液量。根据十批次的相同条件下的摇瓶试验，柠檬酸产率平均为99.2％，残糖量为0.55％。该实验说明两者基本共存，互不干扰，属于竞争性共存。

经试验得知，在合适条件下，两种菌种共生共存，相互利用，达到生物平衡状态，玉米利用率在98％以上，残余糖液小于0.5％。

本发明的有益效果在于：由于本发明不采用高温液化，而是直接将粉碎后的玉米调浆灭菌，在发酵罐中利用产淀粉酶枯草芽孢杆菌生产的淀粉酶，直接将玉米粉进行液化，液化后的糖液供黑曲霉发酵生产柠檬酸，使粮食利用率达到98％以上，残糖含量在0.5％以下，节约粮耗，提高了柠檬酸的产率，提高了企业的生产效益。