專利名稱：一種生物菌群聯(lián)合發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檸檬酸的生產(chǎn)方法，具體地說是一種生物菌群聯(lián)合發(fā)酵生 產(chǎn)檸檬酸的方法。
背景技術(shù)：
檸檬酸又名枸櫞酸，其分子式為C6H807，分子量為192.12，學(xué)名a-羥基 丙垸三羧酸，溶于水、乙醇和乙醚，是生物體主要代謝產(chǎn)物之一。它有兩種形 式1、水合物IO(TC時(shí)融解，密度1.542g/cm3(18°C); 2、無水物無色晶體 或粉末，熔點(diǎn)153。C，有強(qiáng)酸味。檸檬酸主要應(yīng)用于食品工業(yè)，作為食品的酸味 料和油脂的抗氧化劑，其次用于醫(yī)藥工業(yè)、塑料工業(yè)等。
目前，檸檬酸產(chǎn)業(yè)在我國有機(jī)酸行業(yè)中占有重要的位置，國內(nèi)的擰檬酸生產(chǎn) 量占世界產(chǎn)量的60%以上。檸檬酸屬于高耗能的發(fā)酵產(chǎn)品，國內(nèi)一般以玉米為原 料，經(jīng)過預(yù)處理，發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸，其生產(chǎn)工藝為玉米一粉碎一調(diào)漿一淀粉
酶高溫液化一發(fā)酵滅菌一黑曲霉發(fā)酵一檸檬酸提取，這種生產(chǎn)方法的不足在于
由于在生產(chǎn)過程中，淀粉酶高溫液化采用蒸汽瞬間加熱技術(shù)，其對營養(yǎng)成分的 破壞力較大，導(dǎo)致液化不徹底，有殘留糊精，微生物對玉米淀粉不能完全利用，
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(fèi)，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種糧食利用率達(dá)到98%以上，殘?zhí)呛吭?.5%以 下，節(jié)約糧耗，能提高檸檬酸的產(chǎn)率的生物菌群聯(lián)合發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明所釆用的技術(shù)方案是該一種生物菌群聯(lián)合發(fā) 酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于它包括以下步驟制成
(1) 、枯草桿菌(Bacillus subtilis)的培養(yǎng)取產(chǎn)淀粉酶枯草芽孢桿菌， 接種于20%土豆固體培養(yǎng)基中，在28'C條件下培養(yǎng)24小時(shí)，挑取單菌落，接種 于20%土豆液體培養(yǎng)基中，在28'C條件下?lián)u瓶振蕩培養(yǎng)24小時(shí)，與玉米粉液體 培養(yǎng)基按體積比1: 10接種于種子罐中，在28'C條件下通氣攪拌24小時(shí)；
(2) 、黑曲霉(Aspergillus niger)的培養(yǎng)取黑曲霉，接種于20%土豆 固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)72小時(shí)，挑取單菌落，接種于麩曲培養(yǎng)基中，在28。C條件下 培養(yǎng)10天，再將培養(yǎng)好的麩曲菌種，接種于玉米粉液體培養(yǎng)基種子罐中，在溫 度28-38。C、通風(fēng)比為0. lvvm和攪拌轉(zhuǎn)速為50-120rpm的條件下，培養(yǎng)24小時(shí)；
(3) 、把玉米粉碎后，按質(zhì)量比1: 3與水混合，在發(fā)酵罐中高溫滅菌30 分鐘，冷卻至35i:-38。C;
(4) 、取步驟(1)和(2)制得的培養(yǎng)物，共同接種于發(fā)酵罐中，在溫度 為28°C-38°C、通風(fēng)比為0. 1-0. 15vvm和攪拌轉(zhuǎn)速為50-120rpm的條件下，發(fā)酵 60小時(shí)，即可提取擰檬酸。
檸檬酸含量的檢測
一般檢測發(fā)酵過程中的總酸，采用0. 1429mol/L NaOH溶液滴定發(fā)酵過濾 清液，取發(fā)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(fā)酵液中檸檬酸含量。
玉米轉(zhuǎn)化率(％):黑曲霉生成檸檬酸的克數(shù)與消耗糖的克數(shù)之比的百分?jǐn)?shù)。
消耗糖消耗玉米質(zhì)量乘玉米淀粉含量。
殘?zhí)菧y定采用費(fèi)林試劑法。 采用上述檢測方法，對本發(fā)明進(jìn)行試驗(yàn)搖瓶試驗(yàn)取產(chǎn)淀粉酶枯草芽孢桿菌和黑曲霉，分別接種于20%土豆固體培
養(yǎng)基中，在28度條件下分別培養(yǎng)24小時(shí)和72小時(shí)，分別選取單菌落，分別接 種于20%土豆液體培養(yǎng)基和10%玉米粉液體培養(yǎng)基中，枯草芽孢桿菌在28度條 件下培養(yǎng)24小時(shí)，以5%接種量接種于產(chǎn)檸檬酸黑曲霉搖瓶中，搖瓶震蕩培養(yǎng) 52小時(shí)，檢測檸檬酸產(chǎn)率和殘余糖液量。根據(jù)十批次的相同條件下的搖瓶試驗(yàn)， 擰檬酸產(chǎn)率平均為99. 5%，殘?zhí)橇繛?. 43%。
共同試驗(yàn)取產(chǎn)淀粉酶枯草芽孢桿菌和黑曲霉，分別接種于20%土豆固體 培養(yǎng)基中，在28度條件下分別培養(yǎng)24小時(shí)和72小時(shí)，分別選取單菌落，共同 接種于10%玉米粉液體培養(yǎng)基中，搖瓶震蕩培養(yǎng)52小時(shí)，檢測檸檬酸產(chǎn)率和殘 余糖液量。根據(jù)十批次的相同條件下的搖瓶試驗(yàn)，檸檬酸產(chǎn)率平均為99. 2%，殘 糖量為0.55%。該實(shí)驗(yàn)說明兩者基本共存，互不干擾，屬于競爭性共存。
經(jīng)試驗(yàn)得知，在合適條件下，兩種菌種共生共存，相互利用，達(dá)到生物平 衡狀態(tài)，玉米利用率在98%以上，殘余糖液小于0.5%。
本發(fā)明的有益效果在于由于本發(fā)明不采用高溫液化，而是直接將粉碎后 的玉米調(diào)漿滅菌，在發(fā)酵罐中利用產(chǎn)淀粉酶枯草芽孢桿菌生產(chǎn)的淀粉酶，直接 將玉米粉進(jìn)行液化，液化后的糖液供黑曲霉發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸，使糧食利用率達(dá) 到98%以上，殘?zhí)呛吭?.5%以下，節(jié)約糧耗，提高了檸檬酸的產(chǎn)率，提高了 企業(yè)的生產(chǎn)效益。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:
該一種生物菌群聯(lián)合發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于它包括以下步 驟制成
(1)、枯草桿菌的培養(yǎng)取產(chǎn)淀粉酶枯草芽孢桿菌，接種于20%土豆固體培養(yǎng)基中，在28t條件下培養(yǎng)24小時(shí)，挑取單菌落，接種于20%土豆液體培養(yǎng)基 中，在28。C條件下?lián)u瓶震蕩培養(yǎng)24小時(shí)，與20%玉米粉液體培養(yǎng)基按體積比1: 10接種于5立方種子罐中，在28。C條件下通氣攪拌24小時(shí)；
(2) 、黑曲霉的培養(yǎng)取黑曲霉，接種于20%土豆固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)72小 時(shí)，挑取單菌落，接種于麩曲培養(yǎng)基中，在28'C條件下培養(yǎng)10天，再將培養(yǎng)好 的麩曲菌種，接種于10立方10%玉米粉液體培養(yǎng)基種子罐中，在溫度28-38°C、 通風(fēng)比為0. lvvm和攪拌轉(zhuǎn)速為50-120rpm的條件下，培養(yǎng)24小時(shí)；
(3) 、把20噸玉米粉碎后，加水調(diào)漿成80立方，加入120立方發(fā)酵罐中 高溫滅菌30分鐘，冷卻至35"-38°C;
(4) 、取步驟(1)和(2)制得的培養(yǎng)物，共同接種于120立方發(fā)酵罐中， 在溫度為28。C-38。C、通風(fēng)比為0. 1-0. 15vvm和攪拌轉(zhuǎn)速為50-120rpm的條件下， 發(fā)酵60小時(shí)，即可提取檸檬酸。
經(jīng)連續(xù)十批次的發(fā)酵生產(chǎn)，檸檬酸平均產(chǎn)率在99. 5%以上，殘?zhí)橇拷抵?. 43% 以下。
權(quán)利要求
1、一種生物菌群聯(lián)合發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于它包括以下步驟制成(1)、枯草桿菌的培養(yǎng)取產(chǎn)淀粉酶枯草芽孢桿菌，接種于20％土豆固體培養(yǎng)基中，在28℃條件下培養(yǎng)24小時(shí)，挑取單菌落，接種于20％土豆液體培養(yǎng)基中，在28℃條件下?lián)u瓶振蕩培養(yǎng)24小時(shí)，與玉米粉液體培養(yǎng)基按體積比1∶10接種于種子罐中，在28℃條件下通氣攪拌24小時(shí)；(2)、黑曲霉的培養(yǎng)取黑曲霉，接種于20％土豆固體培養(yǎng)基中培養(yǎng)72小時(shí)，挑取單菌落，接種于麩曲培養(yǎng)基中，在28℃條件下培養(yǎng)10天，再將培養(yǎng)好的麩曲菌種，接種于玉米粉液體培養(yǎng)基種子罐中，在溫度28-38℃、通風(fēng)比為0.1vvm和攪拌轉(zhuǎn)速為50-120rpm的條件下，培養(yǎng)24小時(shí)；(3)、把玉米粉碎后，按質(zhì)量比1∶3與水混合，在發(fā)酵罐中高溫滅菌30分鐘，冷卻至35℃-38℃；(4)、取步驟(1)和(2)制得的培養(yǎng)物，共同接種于發(fā)酵罐中，在溫度為28℃-38℃、通風(fēng)比為0.1-0.15vvm和攪拌轉(zhuǎn)速為50-120rpm的條件下，發(fā)酵60小時(shí)，即可提取檸檬酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物菌群聯(lián)合發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，其特征在于它包括以下步驟制成(1)枯草桿菌的培養(yǎng)；(2)黑曲霉的培養(yǎng)；(3)把玉米粉碎后，按質(zhì)量比1∶3與水混合，在發(fā)酵罐中高溫滅菌30分鐘，冷卻至35℃-38℃；(4)取步驟(1)和(2)制得的培養(yǎng)物，共同接種于發(fā)酵罐中，在溫度為28℃-38℃、通風(fēng)比為0.1-0.15vvm和攪拌轉(zhuǎn)速為50-120rpm的條件下，發(fā)酵60小時(shí)，即可提取檸檬酸。該生物菌群聯(lián)合發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法，使糧食利用率達(dá)到98％以上，殘?zhí)呛吭?.5％以下，節(jié)約糧耗，提高了檸檬酸的產(chǎn)率，提高了企業(yè)的生產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)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