[发明专利]一种柠檬酸发酵种子罐培养工艺

说明书

技术领域

本发明涉及柠檬酸发酵领域，涉及一种柠檬酸发酵种子罐培养工艺。

背景技术

柠檬酸(Citric acid)又名枸橼酸，学名2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸，分子式C₆H₈O₇(无水物)，为白色颗粒状或白色结晶粉末，相对密度为1.6550，无臭，具有令人愉快的强烈的酸味，入口爽快，无后酸味，安全无毒，被广泛用作食品和饮料的酸味剂，全球范围内柠檬酸的生产主要通过产柠檬酸的黑曲霉发酵玉米、瓜干、木薯等原料来生产柠檬酸，其中以玉米作为原料的居多，而发酵过程一般分为种子罐培育过程和发酵罐发酵两部分，其中尤以前期的种子罐培养更为重要，但是以玉米为原料的柠檬酸发酵种子罐培养过程中，存在部分孢子发芽较早，料液pH下降，最终抑制其他孢子正常萌发，种子罐中出现菌种极不均匀的状态，这样会导致种子罐中菌种生长不理想，如果以这样的菌种接入发酵罐，极易导致发酵生长不稳定，从而导致产能下降严重。

现有解决方法一般以优化菌种为主要技术手段，其调整周期长，其菌种的优化需要多种条件配合，一般在短时间内难以达到很好的想效果。

发明内容

本发明针对现有柠檬酸发酵种子罐培养遇到的诸多技术瓶颈，提供了一种柠檬酸发酵种子罐培养工艺，其特点是在柠檬酸发酵种子罐培养中，不同培养阶段控制不同的培养温度、罐压、通风比、搅拌速率，达到理想的培养效果；本发明根据菌种不同生长阶段的特性以及生长需要，调控培养温度、罐压、通风比、搅拌速率，以达到最优的培养效果。采用本发明的工艺后，不仅能提高柠檬酸发酵种子培养效果，提高发酵稳定性，而且能加快发酵生产强度、提高发酵糖酸转化率和设备利用率，进而提高了企业的经济效益，提升了企业的竞争力。

本发明仅对种子罐培育阶段进行了改进，所采用的具体技术方案如下：其具体步骤为：

(1)将玉米液化液打入发酵罐中，添加氮源、饮用水调节N含量与总糖浓度，制备柠檬酸发酵种子罐培养基；

(2)制备黑曲霉孢子悬浮液，按照每毫升种子液中接入70-90万个孢子的比例，通过血球计数板计数，计算出所需孢子悬浮液的体积，通过火焰圈法将孢子悬浮液接入种子罐中培养基进行培养，柠檬酸发酵种子罐培养过程按照培养时间分为4个阶段：培养0-12h阶段；培养12-16h阶段；培养16-24h阶段；培养24h至培养结束；

其中培养0-12h阶段，控制培养温度：28-35℃；罐压：0.05-0.10MPa；通风比V/V·min：0.05-0.08；搅拌速率：50-60rpm；

培养12-16h阶段，控制培养温度：调节降温系统，通过菌种生长产生的热量将罐温升温至35-39℃；罐压：0.08-0.10MPa；通风比V/V·min：0.12-0.14，搅拌速率：80-100rpm；

培养16-24h阶段，控制培养温度：35-39℃；罐压：0.10-0.12MPa；通风比V/V·min：0.20-0.22；搅拌速率：80-100rpm；

培养24h至培养结束阶段，控制培养温度：35-39℃；罐压：0.10-0.12MPa；通风比V/V·min：0.26-0.28；搅拌速率：80-100rrpm。

其中，之所以控制培养0-12h阶段的上述参数，主要原因在于其属于孢子萌发阶段，28-35℃即能够有效限制活力旺盛的孢子过快的萌发，又不影响活力较弱的孢子萌发，从而有效地将此阶段的培养基pH值保持在4.5以上，当培养基pH值低于4.5时，就会对孢子萌发产生强烈的抑制作用故而控制上述温度范围；此外，孢子萌发阶段需氧量比较低，所以要求的罐压、通风比、搅拌速率都比较低，以维持萌发阶段的需要为主；

而在12-16h阶段属于菌丝球形成阶段，此时孢子发芽后逐渐成球，此生长过程产生热量使得罐温逐渐升高，因此通过控制温度维持在35-39℃是菌丝球的最佳生长温度范围，而由于菌丝球的生长菌体的需氧量也逐渐提高，故而较之上一阶段提高了通风比和搅拌速率以增加氧气的供给量；

培养16-24h阶段属于菌体的快速生长阶段，菌体在此阶段生长代谢旺盛，呼吸作用加快，其最适生长温度与上一阶段相同均在35-39℃范围内，但是由于其营养物质消耗快，菌体需氧量大，故而在上一阶段的基础上进一步提高了通风比以增加氧气的供给量，但是此时产酸量较低不能过度提高通风比，防止菌体生长与产酸不能同步增长；