[发明专利]制备柠檬酸的方法在审

专利信息
申请号: 201610009560.2 申请日: 2016-01-08
公开(公告)号: CN105400834A 公开(公告)日: 2016-03-16
发明(设计)人: 马兴群;刘雨;宋琦;毛秀立;陈玉霞;陈霞 申请(专利权)人: 山东祥维斯生物科技股份有限公司
主分类号: C12P7/48 分类号: C12P7/48;C12R1/685
代理公司: 北京酷爱智慧知识产权代理有限公司 11514 代理人: 李娜
地址: 262737 山东省潍坊市滨*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 制备 柠檬酸 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及生物工程技术领域,具体涉及发酵工程,尤其涉及一种制备柠檬酸的方法。

背景技术

柠檬酸是目前为止采用生物化学方法生产的产量最大的有机酸,也是世界上应用最广泛的有机酸。因其无毒、具有温和爽快的酸味,水溶性好、酸味适度、易被吸收和价格低廉等优点,被广泛应用于食品工业中,占食品酸味剂用量的60%以上。除了作为重要的食品酸味剂用来改善食品风味外,柠檬酸还兼有抑制微生物生长、护色、改善黏度和流变性等作用,而且在医药、饲料、化工、电子、纺织、石油、皮革、建筑、摄影、塑料、铸造和陶瓷等工业领域也都有十分广阔的应用。

目前,全球柠檬酸的年产量约100~120万吨,柠檬酸的年总需求量为105~110万吨,总体的供求状况是供大于求的状态。因此提高产酸率,降低柠檬酸生产成本来增强竞争力已刻不容缓。

利用黑曲霉发酵是生产柠檬酸的主要方式,发酵过程代谢特性表明,氧的消耗速率与产物的合成有着正比例相关性关系,而在发酵过程中,氧由发酵液向菌体内的传递阻力是氧限制的关键。

相关技术中,柠檬酸生产存在的主要问题是在种子培养阶段存在着严重的孢子聚集,这使得孢子形成的有效菌团数明显减少。孢子在静电表面张力的作用下发生聚集,并发芽交织在一起形成菌团,降低了菌体与发酵液的接触面积,阻碍了发酵过程中氧气的传递,大大降低了产物的合成速率。尽管通过增加孢子接种量的方法,但效果并没有显著改善。

另外,在发酵培养阶段,由于菌株好氧发酵过程中需氧量大,特别是发酵中后期,短时间内需氧量很高,而此时由于菌丝体及代谢产物不断增多导致发酵液粘稠,细胞膜通透性降低,不利于氧气的传递,常规的依靠增大通风量或不断提高搅拌转速等方式来提高溶氧有时也不能满足需要。无论是通风量亦或是搅拌转速都有上限,不能无限提高,况且开启程度越大,发酵设备的损坏度以及能耗也越大,使得维修费用和成本增加。另外,通气量过高或转速过快,也容易对菌丝体造成机械损伤。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此,本发明的一个目的在于提出一种可以提高柠檬酸的产量并且可以缩短发酵时间的制备柠檬酸的方法。

根据本发明实施例的制备柠檬酸的方法,包括以下步骤:

步骤S1:种子培养阶段

1)种子培养基

自来水与玉米粉按质量比5:2的比例混合,110℃保温并不断搅拌,并加入α-高温淀粉酶,恒温30min,用碘指示剂检验不变蓝,即糖化完全,冷却,回复原来体积,得到玉米粉糖化液;

将玉米粉糖化液经两层纱布过滤得糖化清液;

用盐酸调节pH值到4.5~5.0,在摇瓶中加入玉米粉糖化液,纱布封口,121℃灭菌25min,得种子培养基;

2)种子培养条件

将黑曲霉(2330~2335)菌种按照接种量为5.0×105个孢子接种到种子培养基中,置于旋转式摇床上,在转速160r/min、温度34±1℃的条件下,进行培养22h以得到种子液;

步骤S2:发酵产酸阶段

1)发酵培养基

将玉米粉糖化液与糖化清液按体积比1:5的比例混合;在全自动发酵罐中加入混合后的培养基,添加0.3%(重量百分比)的(NH4)2SO4,调pH值到4.5~5.0,115℃灭菌25min,得到发酵培养基;

2)发酵条件

将步骤S1中得到的种子液加入到发酵培养基中进行发酵以生成柠檬酸,发酵时,在温度为34±1℃下通气培养,采用液氨调节培养基的pH,使pH值维持在4.4~4.8,发酵培养72小时后,发酵完毕;

其中,所述种子培养基和所述发酵培养基中均包括通式(1)化合物中的至少一种;

所述通式(1)化合物中的R为C1~C20烷基,所述通式(1)化合物在所述种子培养基和所述发酵培养基中的浓度均为0.15~7g/L。

根据本发明实施例的制备柠檬酸的方法,种子培养基和所述发酵培养基中均包括通式(1)化合物中的至少一种,通式(1)化合物在培养基中所起的作用,可以具有以下机理:

1、作为高效甲基供体,参与甲基化反应以及能提高代谢途径中关键酶的酶活,来加快菌体生长速率及代谢物产量。

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