[发明专利]利用糖蜜和乳清粉发酵生产丁二酸的方法

说明书

技术领域

    本发明属于发酵工程领域，涉及一种利用糖蜜和乳清粉发酵生产丁二酸的方法，特别涉及用制糖工业副产物糖蜜替代葡萄糖作为碳源，用乳制品生产干酪时所得的副产物乳清粉替代昂贵的酵母膏作为氮源，制备成的发酵培养基发酵生产丁二酸的方法。

背景技术

 丁二酸，俗称琥珀酸，作为一种常见的天然有机酸，广泛存在于动植物和微生物中，许多厌氧微生物以丁二酸作为其能量代谢的主要末端产物。作为一种优秀的C4平台化合物，丁二酸可被广泛用于药物、精细化工产品以及可生物降解的聚合物前体，如可作为1,4-丁二醇、四氢呋喃、脂肪酸、γ-丁内酯等的中间物，而这些化学制品都具有很大的市场潜力。

制备丁二酸的菌种主要有Mannheimia succiniciproducens，Actinobacillus succcinogenes，Anaerobiospirillum succinicipruducens以及Escherichia coli等，而这些微生物在进行发酵生产丁二酸时，需要碳源来支撑其生长，并且需要富含氨基酸维生素无机盐以及微量元素等营养成分来维持菌体的正常生理代谢。而酵母粉、蛋白胨、牛肉膏等有机氮源就是因为富含多种微生物生长所需要的生长因子而被广泛利用，但是常规采用的碳源和有机氮源价格昂贵，限制了微生物法生产丁二酸的工业化。所以利用工业副产物进行丁二酸的发酵生产很具有前景。

糖蜜（molasses）又称糖浆，是制糖工业将压榨出的甘蔗汁液（或甜菜、柑橘、玉米糖汁液），经加热、中和、沉淀、过滤、浓缩、结晶等工序制糖后所剩下的副产物，主要成分为糖类，糖蜜含蔗糖约24%－36%，其他糖约12%－24%；而且矿物质含量较高，约8%－10%，所以糖蜜可作为碳源应用于发酵领域中。

乳清粉是将乳清直接烘干后得到的，而乳清是乳制品企业利用牛奶生产干酪时所得的一种天然副产品，乳清粉中含有大量的乳糖，不但可以作为微生物发酵的碳源，而且也可以提供微生物生长所需要的氮源。

公开号为CN11857888A的中国专利申请，公开了一种利用乳清发酵生产丁二酸的方法，利用产琥珀酸放线杆菌可以利用乳糖的特点，将乳清作为廉价碳源，因此提供了一种用乳清来替代昂贵葡萄糖生产丁二酸的方法。目前还未见有关将乳清作为氮源以及糖蜜与乳清混合使用的专利公开。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用糖蜜和乳清粉发酵制备丁二酸的方法，解决现有的发酵生产丁二酸的培养基中，用葡萄糖作为碳源，用酵母膏作为碳源，价格昂贵，限制了微生物法生产丁二酸工业化的问题。

本发明通过以下技术方案来实现：利用糖蜜和乳清粉发酵制备丁二酸的方法，包括菌种活化、种子培养和发酵罐培养三步骤，其特征在于所述的发酵罐培养步骤中使用的发酵培养基的碳源为糖蜜，用量为30～80 g/L；氮源为乳清粉，用量为2～62.5g/L。

进一步地，所述的糖蜜的用量优选30～70 g/L；最佳用量40～60 g/L。

进一步地，所述的乳清粉的用量优选4～20 g/L；最佳用量6～10 g/L。

本发明所述的糖蜜的制备方法包括以下步骤：

（1）酸水解：将糖蜜与水按照重量比1:1混匀，用5mol/L的浓硫酸调节pH至3.5，60℃恒温放置2h，8000r/min离心15min，取上清液；

（2）碱水解：将上清液用10mol/L的NaOH溶液调节pH至6.5即可。

所述的乳清粉不经过预处理，直接添加到发酵培养基灭菌使用。

具体步骤如下：

（1）菌种活化：菌种在斜面培养基中进行平板划线后，在37 ℃厌氧培养箱中活化培养24 h；

（2）种子培养：活化培养后的菌种转接到种子培养基中，摇床转速为200rpm，37 ℃厌氧培养10~12 h后作为种子液；

（3）发酵罐培养：将活化好的种子液接入发酵罐中，接种量为5~10 %（v/v），搅拌转速为200 rpm，37℃发酵培养，CO₂通气量为0.25 vvm。