[发明专利]一种发酵制备柠檬酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发酵制备柠檬酸的方法。

背景技术

传统柠檬酸发酵行业的发酵过程包括：淀粉质原料的预处理，将淀粉质原料酶解成糊精糖液，其DE值在25左右，配制发酵培养基；将黑曲霉孢子接入种子培养基中培养成熟后转接到发酵培养基中进行发酵生产柠檬酸。在发酵过程中，通过黑曲霉菌体自身合成的酶系将糖液酶解糖化成适合黑曲霉直接利用的葡萄糖和果糖，然后代谢合成柠檬酸，发酵周期一般在60小时左右，发酵酸度在14％左右停止发酵放罐。

传统柠檬酸发酵方法利用黑曲霉菌株自身分泌的糖化酶进行边糖化边发酵。该法的缺点是黑曲霉生长到分泌糖化酶需要一个时间过程，且糖化酶作用的pH值在4.0-4.6左右，而随着产酸增加，酸度持续升高，糖化酶活力受到抑制，在发酵后期无法起到正常糖化作用，导致发酵后期黑曲霉菌体产酸速率受糖化能力的限制，最终柠檬酸产量较低，发酵液中残糖较高、发酵周期较长。

针对柠檬酸发酵过程中的糖化作用进行了一些研究，CN101942487A公开了一种添加糖化酶发酵制备柠檬酸的方法，指出在发酵培养基灭菌后降温过程中添加50-100酶活力单位的糖化酶，在降温到正常接种温度后接入种子液进行柠檬酸发酵。该方法由于是在接种前加入糖化酶，虽然环境温度有利于糖化作用，但在接入黑曲霉菌株时发酵培养基的DE值过高，不利于黑曲霉菌株自身糖化酶的合成和作用，不利于黑曲霉菌株的生长；糖化酶的用量较大，成本较高；发酵液中残糖较高。

因此，对于柠檬酸发酵过程中的糖化作用还有待于进一步研究。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中柠檬酸合成与糖化作用对pH值要求之间的矛盾，并避免发酵培养基DE值较高对黑曲霉自身的不利影响，提供一种新的发酵制备柠檬酸的方法。

本发明的发明人在研究中意外发现，在黑曲霉接种至发酵培养基后0-8小时内向发酵培养基中加入糖化酶，可加速发酵培养基中糖液的糖化，避免发酵后期柠檬酸含量增加对糖化作用的抑制，且可使发酵培养基的DE值维持在较低水平，避免高DE值对黑曲霉自身的不利影响。

因此，为了实现上述目的，本发明提供了一种发酵制备柠檬酸的方法，所述方法包括在生成柠檬酸的条件下，将柠檬酸发酵菌种接种至发酵培养基中进行发酵，得到发酵液，其特征在于，所述方法还包括在柠檬酸发酵菌种接种后的0-8小时内向所述发酵培养基中加入糖化酶。

优选地，在柠檬酸发酵菌种接种后的0-6小时内向所述发酵培养基中加入糖化酶。

优选情况下，相对于所述发酵培养基中的总糖，所述糖化酶的加入量为20-50酶活力单位/g总糖，进一步优选为30-40酶活力单位/g总糖。

本发明提供的发酵制备柠檬酸的方法，加强了发酵过程中的糖化能力，解决了在发酵过程中柠檬酸合成与糖化作用对pH值要求之间的矛盾，并避免了高DE值对黑曲霉自身的不利影响，从而使发酵培养基中的糖液被糖化的更彻底，降低了发酵液中的残糖量，提高了终点柠檬酸含量和单罐供酸量，提高了糖酸转化率，缩短了发酵周期。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种发酵制备柠檬酸的方法，该方法包括在生成柠檬酸的条件下，将柠檬酸发酵菌种接种至发酵培养基中进行发酵，得到发酵液，该方法还包括在柠檬酸发酵菌种接种后的0-8小时内向发酵培养基中加入糖化酶。

根据本发明，尽管在柠檬酸发酵菌种接种后的0-8小时内向发酵培养基中加入糖化酶即可实现本发明的目的，即降低发酵液中的残糖量，提高糖酸转化率，缩短发酵周期，但优选情况下，在柠檬酸发酵菌种接种后的0-6小时内向发酵培养基中加入糖化酶，可进一步降低发酵液中的残糖量，提高糖酸转化率，缩短发酵周期。

本发明中，在柠檬酸发酵菌种接种后的0小时内向发酵培养基中加入糖化酶是指将柠檬酸发酵菌种与糖化酶同时加入发酵培养基中。

本发明中，发酵培养基为本领域技术人员公知的概念，指微生物发酵所需的供微生物生长和维持用的人工配制的养料，一般都含有碳水化合物、含氮物质、无机盐(包括微量元素)以及维生素和水等。发酵液也为本领域技术人员公知的概念，指接入微生物菌株的液体培养基(该液体培养基也即本发明中所称发酵培养基)，经过一段时间的培养后所得产物。