[发明专利]一种利用高粱粉发酵生产柠檬酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物发酵领域，具体地说，涉及一种利用高粱粉发酵生产柠檬酸的方法。

背景技术

天然柠檬酸在自然界中分布很广。在植物如柠檬、柑橘、菠萝等果实和动物的骨骼、肌肉、血液中都含有柠檬酸。1784年C.W.舍勒首先从柑橘中提取柠檬酸。他是通过在水果榨汁中加入石灰乳以形成柠檬酸钙沉淀的方法制取柠檬酸的。发酵法制取柠檬酸始于19世纪末。1893年C.韦默尔发现青霉(属)菌能积累柠檬酸。1913年B.扎霍斯基报道黑曲霉能生成柠檬酸。1923年美国菲泽公司建造了世界上第一家以黑曲霉浅盘发酵法生产柠檬酸的工厂。随后比利时、英国、德国、苏联等相继研究成功发酵法生产柠檬酸。1952年美国迈尔斯试验室采用深层发酵法大规模生产柠檬酸。此后，深层发酵法逐渐建立起来。深层发酵周期短，产率高，节省劳动力，占地面积小，便于实现仪表控制和连续化，现已成为柠檬酸生产的主要方法。

中国最早使用发酵法制取柠檬酸的报道为1942年汤腾汉等。1966年后，天津市工业微生物研究所、上海市工业微生物研究所相继开展用黑曲霉进行薯干粉原料深层发酵柠檬酸的试验研究，并获得成功，从而确定了国内通过微生物发酵生产柠檬酸的主要工艺路线。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用高粱粉发酵生产柠檬酸的新方法。

为了实现本发明目的，本发明的一种利用高粱粉发酵生产柠檬酸的方法，发酵所采用的微生物为黑曲霉(Aspergillus niger)，发酵培养基的主要原料为液化高粱粉。

前述方法中，发酵培养基中还添加了液化玉米粉，且液化高粱粉和玉米粉的重量比为19-16∶1-4。

前述方法中，发酵培养基中还添加了氮源。所述氮源为无机氮源，如硫酸铵和/或尿素等。

前述方法中，发酵培养基中的高粱粉和玉米粉预先经过液化。液化时添加α-淀粉酶。

前述方法中，发酵使用的菌株优选为黑曲霉(Aspergillus niger)FYCA2358。现已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，邮编100101，保藏日期2012年8月21日，保藏号CGMCC NO.6465。

发酵条件为：温度35～38℃，通入空气与发酵醪液的体积比为(0.1～0.8)∶1，转速200～400rpm，发酵50～65小时。

前述方法中，发酵培养基中的主要原料高粱粉为高粱经过粉碎后过80目筛。

本发明的目的还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

包括步骤：

1)高粱原料预处理：高粱先经过粉碎，粉碎后过80目筛。高粱粉加水调浆，按种子罐15～20％的粉浆比、发酵罐25～35％的粉浆比进行配制。

2)种子培养：将含15～20％的粉浆比的高粱粉液化液作为种子培养基接入黑曲霉孢子，进行种子培养，培养成黑曲霉液体种子。

3)发酵培养：将培养好的黑曲霉液体种子接入含25～35％的粉浆比的高粱粉液化液的发酵培养基中进行培养。

本发明柠檬酸发酵生产菌株可以为黑曲霉FYCA2358或其它黑曲霉菌株。

其中，步骤1)中，所述粉浆比是指在100克水中含有的高粱粉的重量(克)。

步骤2)中，种子培养基的组成为：高粱粉按15～20％的粉浆比用自来水配制，玉米粉按15～20％的粉浆比用自来水配制。其中高粱粉与玉米粉的重量比为1-2∶4-3。加入α-淀粉酶进行液化(完全液化的标准为碘液测试不变蓝)后，进入种子罐中灭菌后接种培养。种子培养条件为37℃下通风培养24～30小时。

步骤3)中，发酵培养基的组成为：高粱粉按25～35％的粉浆比用自来水配制，玉米粉按25～35％的粉浆比用自来水配制。其中高粱粉与玉米粉的重量比为19-16∶1-4。加入α-淀粉酶进行液化(完全液化的标准为碘液测试不变蓝)后，进入发酵罐进行发酵。

在发酵培养基中可以添加适量的无机氮源，例如硫酸铵、尿素等。

所述发酵温度为35～38℃，通入空气与发酵醪液的体积比为(0.1～0.8)∶1，搅拌转速为200～400rpm，培养50～65小时，pH值自然。可发酵性还原糖基本耗完后放罐。