[发明专利]一种发酵生产L-苹果酸联产丁二酸的方法

说明书

本发明公开了一种发酵生产L‑苹果酸联产丁二酸的方法，所述方法在发酵过程中，通过流加氢氧化钙混悬液控制发酵液的pH值在5.5～7.0的范围。本发明提供的方法可以根据发酵产酸自行控制氢氧化钙混悬液的流加量，确保发酵液中无过量的钙离子，发酵料液自然沉降速率快，且氢氧化钙混悬液无需灭菌，从而达到节约成本和易于提取的目的。

技术领域

本发明涉及发酵技术领域，具体为一种发酵生产L-苹果酸联产丁二酸的方法。

背景技术

苹果酸，又名羟基琥珀酸或羟基丁二酸，具有右旋(D-型)或左旋(L-型)两种旋光异构体及DL-型外消旋体三种型式产品。L-苹果酸广泛存在于生物体中，是生物体代谢过程TCA循环中产生的一种重要的有机酸，在食品、医药、化工、日化和保健等领域具有广泛用途。由于L-苹果酸口感接近天然苹果的酸味，且与柠檬酸相比具有酸度大、味道柔和、滞留时间长等特点，香味特殊且不损伤口腔和牙齿，已被广泛应用于高档饮料、食品等行业，有可能替代柠檬酸成为新一代食品添加剂。此外，它还具有重要的生理功能，可食药两用，比如苹果酸具有护肝功能，将其与民间治疗肝病的草药配伍，开发成护肝产品，可加强人体新陈代谢，提高免疫力。

近年来，L-苹果酸市场逐渐启动，国际市场对苹果酸的需求量快速增加，已呈现严重供不应求的局面。在欧美各国及日本的食品饮料生产中，苹果酸已成为不可缺少的基本原料之一。苹果酸的生产方法主要由化学合成法、转化法和发酵法。化学合成法生产的苹果酸在应用上受到限制。转化法需要用的原料富马酸多为石油基产品，限制了L-苹果酸在食品、医药等安全领域的应用，随着化石资源的枯竭也必将影响L-苹果酸的可持续性生产。发酵法生产L-苹果酸主要分为一步法发酵和两步法发酵。其中两步发酵法由于涉及到两种微生物，培养条件要求严格，发酵周期过长，产酸相对较低，其局限性较大，难以工业化生产。

在一步发酵法生产L-苹果酸的过程中，一般以碳酸钙作为中和剂，该方法存在着以下问题：(1)碳酸钙灭菌过程中需要消耗大量的水电气且易发生灭菌不彻底的现象；(2)碳酸钙过量致使提取的酸解过程中硫酸的额外消耗量大且产生的废品硫酸钙的量大，环保压力较大；(3)发酵结束后，发酵料液中的苹果酸钙、菌丝体、碳酸钙等混合在一起，不易发生自然沉降，增加提取的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发酵生产L-苹果酸的方法，从而解决现有技术中以碳酸钙作为中和剂所存在的问题，同时降低生产成本，并实现高产苹果酸以及丁二酸。

具体而言，本发明提供一种发酵生产L-苹果酸的方法，所述方法在发酵过程中通过流加氢氧化钙混悬液的方式控制发酵液的pH值在5.5～7.0的范围内。

为了提高发酵效果，本发明优选在发酵过程中通过流加氢氧化钙混悬液的方式控制发酵液的pH值在6.0～6.5的范围内。本发明进一步优选在接入发酵菌株前，用所述氢氧化钙混悬液调节发酵培养基的pH在6.6～7.0的范围内。

本发明提供的方法可以根据发酵产酸自行控制氢氧化钙混悬液的流加量，确保发酵液中无过量的钙离子，发酵料液自然沉降速率快，且氢氧化钙混悬液无需灭菌，从而达到节约成本和易于提取的目的。

本发明所述流加是指小流量、连续不断地添加，为发酵领域的常规操作方式。

本发明优选所述氢氧化钙混悬液的浓度为30％～60％，更优选为45～55％。所述百分浓度为质量体积百分比(％，w/v)。本发明通过大量实践发现，当发酵过程中流加60％以上浓度的氢氧化钙时，由于混悬液较稠，管道容易堵塞，操作方便性较差，且浓度较大，进罐时局部pH较高，对菌体活性可能产生不利影响；当发酵过程中流加30％以下浓度的氢氧化钙时，由于混悬液较稀，致使发酵培养基中带入了大量的水分，稀释了产酸产量。

本发明发酵生产苹果酸的方法为一步发酵法。本发明用于发酵生产L-苹果酸的菌株可选用适于一步发酵法生产苹果酸的已知菌株，例如噬热毁丝霉((Myceliophthorathermophila)。