[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，具体地，涉及一种在发酵过程中分阶段控制发酵温度的发酵制备柠檬酸的方法。

背景技术

柠檬酸是动植物体内的一种天然成分和生理代谢的中间产物，是第一大类有机酸，广泛应用于食品、医药、化工等行业。柠檬酸及其盐类在食品工业上广泛用作酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、除腥臭剂、螯合剂等；在医药工业上广泛用于补充相应元素；在化学工业中广泛用作缓冲剂、催化剂、激活剂、增塑剂、螯合剂、清洗剂、吸附剂、稳定剂、消泡剂；此外，在印染、原子能工业、石油开采、建筑工业、铸造工业、皮革工业等行业中也有广泛的用途。

现有发酵制备柠檬酸的方法通常为一次投料一次放料的间歇式液体深层二级发酵技术。例如，CN102181490A公开了一种向发酵培养基中通入空气并额外通入CO₂气体辅助发酵的方法；CN102443611A公开了一种在将黑曲霉接种至发酵培养基后的24小时至发酵完成前5小时的时间段内，向发酵液中添加六碳糖进行发酵产酸的方法；CN102409066A公开了一种在柠檬酸的第一发酵阶段中，向发酵罐中流加柠檬酸发酵培养基以及菌种种子液，并保持一定的浓度，并使第一发酵阶段的发酵液依次连续流入后续阶段的发酵罐中进行发酵的方法。

但上述发酵制备柠檬酸的方法，产柠檬酸浓度和发酵转化率均较低，发酵周期长，并且能耗较高。

发明内容

本发明的目的在于克服采用现有技术产柠檬酸浓度和发酵转化率均较低、发酵周期长以及能耗高的缺点，提供一种发酵制备柠檬酸的方法，以提高产柠檬酸浓度和发酵转化率、缩短发酵周期，并降低能耗。

本发明的发明人发现，采用现有技术发酵制备柠檬酸，产柠檬酸浓度和发酵转化率均较低、发酵周期长以及能耗高的原因在于，现有技术在整个发酵过程中均是在相同的温度下进行，或是将发酵温度控制在一定的范围内。或是考虑到虽然较高的温度会促进黑曲霉的生长，但在其主要的产酸阶段，由于温度过高会导致溶氧量的减少，从而会抑制依赖氧气的三羧酸循环，使得中间产物柠檬酸的产量降低，从而将黑曲霉的生长阶段的温度控制在比产酸阶段的温度较高的水平上，以保证前期黑曲霉的大量生长以及后期溶氧量的需求，例如，CN102373242A。

但本发明的发明人却意外地发现，将柠檬酸发酵过程中黑曲霉前期的生长阶段的温度先控制在较低的水平，然后再在后期的产酸阶段将温度控制在较高的水平，这样虽然不能使黑曲霉在发酵前期进行大量生长，但本发明的发明人却惊奇的发现，这种状态下的黑曲霉在进入产酸期后其发酵水平却得到了显著的提高。这主要是：一方面，菌种的快速生长在一定程度上得到了抑制，而会在正常水平上进行生长，使其进入产酸期后更倾向于产酸，从而使得其用于自身生长的营养物质减少，使得用于产酸的营养物质得到了提高，因此，能够提高糖酸转化率；另一方面，在进入大量产酸阶段后适当提高发酵温度，在保证溶氧量的前提下，更有利于用于产酸的酶系统发挥作用，从而使得产酸量增加。

基于以上发现，本发明提供了一种发酵制备柠檬酸的方法，该方法包括，将柠檬酸发酵菌种接种到发酵培养基中进行发酵以生成柠檬酸，所述发酵过程包括菌种生长阶段和菌种产酸阶段，在菌种生长阶段的发酵温度为30-38℃，在菌种产酸阶段的发酵温度为32-42℃，且在菌种生长阶段的发酵温度低于在菌种产酸阶段的发酵温度。

优选地，在菌种生长阶段的发酵温度比在菌种产酸阶段的发酵温度低0.5-5℃。

优选的，所述发酵培养基中还含有外源性碳源、外源性氮源、外源性无机盐和外源性生物素。

采用上述技术方案来生产柠檬酸，有效地提高了产柠檬酸浓度和发酵转化率，并且缩短了发酵周期、降低了能耗。

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，将柠檬酸发酵菌种接种到发酵培养基中进行发酵以生成柠檬酸，所述发酵过程包括菌种生长阶段和菌种产酸阶段，在菌种生长阶段的发酵温度为30-38℃，在菌种产酸阶段的发酵温度为32-42℃，且在菌种生长阶段的发酵温度低于在菌种产酸阶段的发酵温度。