[發明專利]一種檸檬酸生產發酵工藝

有效

• 申請號: 201210574743.0
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103060393A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 寇光智;李昌濤;王有旭;周一江;周昊;秦緒斌
• 申請（專利權）人: 日照金禾博源生化有限公司
• 主分類號: C12P7/48
• 分類號: C12P7/48
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術領域

本發明提供了一種檸檬酸生產發酵工藝。

背景技術

檸檬酸，學名2-羥基丙烷-1,2,3-三羧酸，分子式C₆H₈O₇（無水物），是一種廣泛地應用于食品，醫藥和化工領域的有機酸。隨著經濟的發展，各行各業對檸檬酸的需求量將穩步上升，當然各企業面對的挑戰與機遇也越來越多。

目前，檸檬酸生產主要有連續發酵和分批發酵。連續發酵是指以一定的速度向發酵罐內添加新鮮培養基，同時以相同速度流出培養液，從而使發酵罐內的液量維持恒定的發酵過程，由于檸檬酸發酵生產為好氧發酵，因此在連續培養過程中難以保證料液的先進先出性，從而降低營養的利用率；同時造成部分處于產酸旺盛期的黑曲霉菌種流失，而且連續發酵容易染菌，染菌后同時處理多個發酵罐非常麻煩。分批發酵是指在一個密閉系統內投入有限數量的營養物質后，接入少量的微生物菌種進行培養，使微生物生長繁殖，在特定的條件下只完成一個生長周期的發酵過程，但是，隨著發酵的進行，發酵體系中總糖濃度逐漸降低，從而導致發酵系數低、周期長，能耗高、成本高，設備利用率低等。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種檸檬酸生產發酵工藝—補料分批發酵，是在微生物分批發酵過程中，向發酵系統中補加一定物料，但并不連續地向外放出發酵液，是介于分批發酵和連續發酵之間的一種發酵技術，采用本發明提高了菌種的利用率，糖酸轉化率，設備利用率，縮短了生產周期，降低了生產成本。

本發明主要是在檸檬酸發酵過程中，向發酵罐中補加流加液，流加液體積加入量為額定發酵體積的10%-15%。其具體步驟為：

（1）將玉米液化液打入種子罐中，同時添加氮源，消毒后接入生產菌孢子，進行種子液培養；

（2）將過濾玉米液化清液、玉米液化液、棉籽粉漿液和豆粕粉漿打入發酵罐中，制備發酵培養基，并向其中加入酸性蛋白酶；

（3）將過濾玉米液化清液和玉米液化液糖化，向其中添加糖蜜調整總糖和含氮量，制得流加液；

（4）將培養好的種子液移入發酵罐中，開始發酵，待發酵30-32h后向發酵罐內流加流加液，流加液體積加入量為額定發酵體積的10%-15％，流加完畢后再次發酵至發酵終了。

首先，將玉米液化液打入種子罐中，同時添加氮源，由于無機氮源可以被菌體快速吸收利用，而且價格相對便宜，所以本發明氮源采用無機氮源，例如硫酸銨。氮源的加入量為本領域的常規用量。添加氮源后按照本領域常規的技術進行消毒，然后接入生產菌孢子進行種子液培養，生產菌孢子可以采用黑曲霉Co-827等，其接入量一般為每毫升種子液中接入70-80萬個孢子。由于種子液種齡過大會降低接種后的產酸速率；種齡過小，導致接種后菌體生長期延長，從而延長整個發酵時間，所以本發明種子液種齡為28-30h。

制備發酵培養基時，以體積比計，過濾玉米液化液清液：玉米液化液：棉籽粉漿液：豆粕粉漿=16∶2∶1∶1，從而實現發酵液初始含氮量在110-120mg/100mL。發酵液初始含氮量過大會導致菌體生長過于旺盛，抑制磷酸果糖激酶的活性，從而抑制發酵前期的產酸；過低又會導致菌體生長緩慢，甚至生長不良，降低產酸速率。另外，總糖過高則抑制菌體生長，總糖過低則菌體生長旺盛，抑制磷酸果糖激酶的活性，降低菌體發酵前期產酸速率，因此，發酵培養基初始總糖濃度為20.00-21.50g/100mL。該步驟中的棉籽粉漿液和豆粕粉漿還可以提供生長因子如氨基酸、維生素和生物素等。本發明中棉籽粉漿液和豆粕粉漿液的質量分數控制在25%-30%之間。其質量分數過低會導致提供的生長因子不足，產酸代謝異常，出現后期產酸速率下降，發酵結束后發酵液殘糖高，轉化率降低；質量分數過高時，既增加了生產成本，又導致后期菌體繼續生長，不利于產酸和轉化率的提高。

為了提高后期發酵液中氨基酸、小分子肽類物質的增加，有利于菌種快速的吸收利用氮源，加快菌種的生長與產酸，發酵培養基中加入酸性蛋白酶用于促進蛋白質的水解，其添加量為每克干基添加10個酶單位的酸性蛋白酶。