一種生物菌群聯合發酵生產檸檬酸的方法
2023-06-09 10:11:01 2
專利名稱：一種生物菌群聯合發酵生產檸檬酸的方法
技術領域：
本發明涉及一種檸檬酸的生產方法，具體地說是一種生物菌群聯合發酵生 產檸檬酸的方法。
背景技術：
檸檬酸又名枸櫞酸，其分子式為C6H807，分子量為192.12，學名a-羥基 丙垸三羧酸，溶於水、乙醇和乙醚，是生物體主要代謝產物之一。它有兩種形 式1、水合物IO(TC時融解，密度1.542g/cm3(18°C); 2、無水物無色晶體 或粉末，熔點153。C，有強酸味。檸檬酸主要應用於食品工業，作為食品的酸味 料和油脂的抗氧化劑，其次用於醫藥工業、塑料工業等。
目前，檸檬酸產業在我國有機酸行業中佔有重要的位置，國內的擰檬酸生產 量佔世界產量的60%以上。檸檬酸屬於高耗能的發酵產品，國內一般以玉米為原 料，經過預處理，發酵生產檸檬酸，其生產工藝為玉米一粉碎一調漿一澱粉
酶高溫液化一發酵滅菌一黑麴黴發酵一檸檬酸提取，這種生產方法的不足在於
由於在生產過程中，澱粉酶高溫液化採用蒸汽瞬間加熱技術，其對營養成分的 破壞力較大，導致液化不徹底，有殘留糊精，微生物對玉米澱粉不能完全利用，
從而致使原料的利用率在95%以下，殘留總糖在1.5%以上，造成了巨大的糧食 消耗和能源浪費，增加了企業的生產成本。
發明內容
本發明的目的在於提供一種糧食利用率達到98%以上，殘糖含量在0.5%以 下，節約糧耗，能提高檸檬酸的產率的生物菌群聯合發酵生產檸檬酸的方法。為了達到以上目的，本發明所釆用的技術方案是該一種生物菌群聯合發 酵生產檸檬酸的方法，其特徵在於它包括以下步驟製成
(1) 、枯草桿菌(Bacillus subtilis)的培養取產澱粉酶枯草芽孢桿菌， 接種於20%土豆固體培養基中，在28'C條件下培養24小時，挑取單菌落，接種 於20%土豆液體培養基中，在28'C條件下搖瓶振蕩培養24小時，與玉米粉液體 培養基按體積比1: 10接種於種子罐中，在28'C條件下通氣攪拌24小時；
(2) 、黑麴黴(Aspergillus niger)的培養取黑麴黴，接種於20%土豆 固體培養基中培養72小時，挑取單菌落，接種於麩曲培養基中，在28。C條件下 培養10天，再將培養好的麩曲菌種，接種於玉米粉液體培養基種子罐中，在溫 度28-38。C、通風比為0. lvvm和攪拌轉速為50-120rpm的條件下，培養24小時；
(3) 、把玉米粉碎後，按質量比1: 3與水混合，在發酵罐中高溫滅菌30 分鐘，冷卻至35i:-38。C;
(4) 、取步驟(1)和(2)製得的培養物，共同接種於發酵罐中，在溫度 為28°C-38°C、通風比為0. 1-0. 15vvm和攪拌轉速為50-120rpm的條件下，發酵 60小時，即可提取擰檬酸。
檸檬酸含量的檢測
一般檢測發酵過程中的總酸，採用0. 1429mol/L NaOH溶液滴定發酵過濾 清液，取發酵液lml，滴入酚酞試劑2-3滴，用上述NaOH溶液滴定至溶液變淺 紅色，所用的NaOH的量即是發酵液中檸檬酸含量。
玉米轉化率(％):黑麴黴生成檸檬酸的克數與消耗糖的克數之比的百分數。
消耗糖消耗玉米質量乘玉米澱粉含量。
殘糖測定採用費林試劑法。 採用上述檢測方法，對本發明進行試驗搖瓶試驗取產澱粉酶枯草芽孢桿菌和黑麴黴，分別接種於20%土豆固體培
養基中，在28度條件下分別培養24小時和72小時，分別選取單菌落，分別接 種於20%土豆液體培養基和10%玉米粉液體培養基中，枯草芽孢桿菌在28度條 件下培養24小時，以5%接種量接種於產檸檬酸黑麴黴搖瓶中，搖瓶震蕩培養 52小時，檢測檸檬酸產率和殘餘糖液量。根據十批次的相同條件下的搖瓶試驗， 擰檬酸產率平均為99. 5%，殘糖量為0. 43%。
共同試驗取產澱粉酶枯草芽孢桿菌和黑麴黴，分別接種於20%土豆固體 培養基中，在28度條件下分別培養24小時和72小時，分別選取單菌落，共同 接種於10%玉米粉液體培養基中，搖瓶震蕩培養52小時，檢測檸檬酸產率和殘 餘糖液量。根據十批次的相同條件下的搖瓶試驗，檸檬酸產率平均為99. 2%，殘 糖量為0.55%。該實驗說明兩者基本共存，互不幹擾，屬於競爭性共存。
經試驗得知，在合適條件下，兩種菌種共生共存，相互利用，達到生物平 衡狀態，玉米利用率在98%以上，殘餘糖液小於0.5%。
本發明的有益效果在於由於本發明不採用高溫液化，而是直接將粉碎後 的玉米調漿滅菌，在發酵罐中利用產澱粉酶枯草芽孢桿菌生產的澱粉酶，直接 將玉米粉進行液化，液化後的糖液供黑麴黴發酵生產檸檬酸，使糧食利用率達 到98%以上，殘糖含量在0.5%以下，節約糧耗，提高了檸檬酸的產率，提高了 企業的生產效益。
具體實施例方式
實施例1:
該一種生物菌群聯合發酵生產檸檬酸的方法，其特徵在於它包括以下步 驟製成
(1)、枯草桿菌的培養取產澱粉酶枯草芽孢桿菌，接種於20%土豆固體培養基中，在28t條件下培養24小時，挑取單菌落，接種於20%土豆液體培養基 中，在28。C條件下搖瓶震蕩培養24小時，與20%玉米粉液體培養基按體積比1: 10接種於5立方種子罐中，在28。C條件下通氣攪拌24小時；
(2) 、黑麴黴的培養取黑麴黴，接種於20%土豆固體培養基中培養72小 時，挑取單菌落，接種於麩曲培養基中，在28'C條件下培養10天，再將培養好 的麩曲菌種，接種於10立方10%玉米粉液體培養基種子罐中，在溫度28-38°C、 通風比為0. lvvm和攪拌轉速為50-120rpm的條件下，培養24小時；
(3) 、把20噸玉米粉碎後，加水調漿成80立方，加入120立方發酵罐中 高溫滅菌30分鐘，冷卻至35"-38°C;
(4) 、取步驟(1)和(2)製得的培養物，共同接種於120立方發酵罐中， 在溫度為28。C-38。C、通風比為0. 1-0. 15vvm和攪拌轉速為50-120rpm的條件下， 發酵60小時，即可提取檸檬酸。
經連續十批次的發酵生產，檸檬酸平均產率在99. 5%以上，殘糖量降至0. 43% 以下。
權利要求
1、一種生物菌群聯合發酵生產檸檬酸的方法，其特徵在於它包括以下步驟製成(1)、枯草桿菌的培養取產澱粉酶枯草芽孢桿菌，接種於20％土豆固體培養基中，在28℃條件下培養24小時，挑取單菌落，接種於20％土豆液體培養基中，在28℃條件下搖瓶振蕩培養24小時，與玉米粉液體培養基按體積比1∶10接種於種子罐中，在28℃條件下通氣攪拌24小時；(2)、黑麴黴的培養取黑麴黴，接種於20％土豆固體培養基中培養72小時，挑取單菌落，接種於麩曲培養基中，在28℃條件下培養10天，再將培養好的麩曲菌種，接種於玉米粉液體培養基種子罐中，在溫度28-38℃、通風比為0.1vvm和攪拌轉速為50-120rpm的條件下，培養24小時；(3)、把玉米粉碎後，按質量比1∶3與水混合，在發酵罐中高溫滅菌30分鐘，冷卻至35℃-38℃；(4)、取步驟(1)和(2)製得的培養物，共同接種於發酵罐中，在溫度為28℃-38℃、通風比為0.1-0.15vvm和攪拌轉速為50-120rpm的條件下，發酵60小時，即可提取檸檬酸。
全文摘要
本發明公開了一種生物菌群聯合發酵生產檸檬酸的方法，其特徵在於它包括以下步驟製成(1)枯草桿菌的培養；(2)黑麴黴的培養；(3)把玉米粉碎後，按質量比1∶3與水混合，在發酵罐中高溫滅菌30分鐘，冷卻至35℃-38℃；(4)取步驟(1)和(2)製得的培養物，共同接種於發酵罐中，在溫度為28℃-38℃、通風比為0.1-0.15vvm和攪拌轉速為50-120rpm的條件下，發酵60小時，即可提取檸檬酸。該生物菌群聯合發酵生產檸檬酸的方法，使糧食利用率達到98％以上，殘糖含量在0.5％以下，節約糧耗，提高了檸檬酸的產率，提高了企業的生產效益。
文檔編號C12P7/40GK101538603SQ20091002039
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月29日 優先權日2009年4月29日
發明者剛 喬, 孫啟華, 孟光兵, 張洪雁 申請人:萊蕪泰禾生化有限公司