[發(fā)明專利]一種微生物發(fā)酵生產(chǎn)琥珀酸二鈉的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410364780.8
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104131040A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 吳昊;姜岷;吳明科;孔祥平;馬江鋒;任曉乾;張敏
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: C12P7/46
• 分類號: C12P7/46;C12R1/19;C12R1/01
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 肖明芳

技術領域

本發(fā)明涉及一種微生物發(fā)酵生產(chǎn)琥珀酸二鈉(干貝素)的方法，適用于生物法制備食品添加劑琥珀酸二鈉(干貝素)。

背景技術

琥珀酸二鈉，又名干貝素，是一種重要的食品添加劑，已被批準作為調(diào)味劑、酸味劑、緩沖劑用于食品生產(chǎn)中。琥珀酸二鈉有貝類特有的鮮味，加工穩(wěn)定性好，可與味精等搭配使用，能改善醬油、食醋、發(fā)酵食品及調(diào)味品的質(zhì)量，并可用作咸菜、火腿、香腸、水產(chǎn)加工品、肉類罐頭的風味增強劑，還可作為奶粉、奶片、餅干的強化劑，促進生長發(fā)育。目前琥珀酸二鈉(干貝素)的市場規(guī)模達數(shù)千噸。中國專利CN100413838C和CN102603511A顯示：琥珀酸二鈉(干貝素)以琥珀酸單體(丁二酸)為原料制備，大致方法為：將琥珀酸固體溶解，與氫氧化鈉或碳酸鈉進行酸堿中和反應，然后通過結(jié)晶或噴霧干燥獲得琥珀酸二鈉。而目前琥珀酸單體可采用化學法或微生物法制備得到?；瘜W法以順酐為原料，該法產(chǎn)物濃度高，收率高。但順酐來自不可再生的石油、煤炭等資源，近年來價格迅速上漲，同時順酐多通過苯氧化法生產(chǎn)，一旦雜質(zhì)殘留，將對食品安全有害。微生物法制備琥珀酸是利用可再生的生物質(zhì)資源進行制備，且在生物合成過程中可吸收固定溫室氣體CO₂氣體，產(chǎn)品安全性好。該法工業(yè)生產(chǎn)技術已經(jīng)獲得突破，成本已顯著降低，但其產(chǎn)物濃度低(≤10％)、分離工藝復雜，尚不能徹底取代化學法。由此可見，琥珀酸二鈉(干貝素)的生產(chǎn)成本主要由原料琥珀酸的制備成本決定。

絕大部分微生物厭氧發(fā)酵制備琥珀酸的過程中需要調(diào)控適宜的酸堿環(huán)境，因此發(fā)酵液中的大部分琥珀酸是以鹽的形式存在，必須通過提取過程中的酸化反應和濃縮結(jié)晶才能獲得琥珀酸產(chǎn)品。將生物法制備的琥珀酸用于生產(chǎn)琥珀酸二鈉，需要重新溶解和加堿中和，其生產(chǎn)成本必然增加。因此開發(fā)一種基于微生物厭氧發(fā)酵、不經(jīng)琥珀酸單體直接制備琥珀酸二鈉(干貝素)的新方法，可減少生物法制備琥珀酸單體過程中的物耗、能耗與提取損失，從而達到提高琥珀酸二鈉生產(chǎn)效益的目標。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種微生物發(fā)酵生產(chǎn)琥珀酸二鈉(干貝素)的方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種微生物發(fā)酵生產(chǎn)琥珀酸二鈉(干貝素)的方法，該方法包括如下步驟：

(1)在發(fā)酵罐中利用產(chǎn)琥珀酸微生物在發(fā)酵培養(yǎng)基中進行厭氧發(fā)酵，在發(fā)酵產(chǎn)酸過程中添加堿性中和劑，以維持發(fā)酵體系pH值為6.0～7.0；

(2)步驟(1)所述厭氧發(fā)酵結(jié)束后，分離除去不溶物，分離后的液體經(jīng)超濾處理除去雜蛋白等生物大分子；

(3)將步驟(2)中所得超濾透過液通過熱交換器加熱，然后進入活性炭柱進行脫色處理，收集脫色液；

(4)將步驟(3)中所述的脫色液倒入多效蒸發(fā)器，進行預濃縮；

(5)將步驟(4)中所得的預濃縮液用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至7.5～8.5；

(6)將步驟(5)中所得調(diào)節(jié)pH后的濃縮液冷卻結(jié)晶，過濾，獲得琥珀酸二鈉晶體與琥珀酸二鈉結(jié)晶母液，獲得的琥珀酸二鈉晶體經(jīng)干燥后獲得琥珀酸二鈉產(chǎn)品；

(7)將步驟(6)中所述的琥珀酸二鈉結(jié)晶母液通過換熱器加熱后，再次經(jīng)過活性炭柱進行脫色處理，然后與步驟(3)中所述的脫色液混合后，重新倒入多效蒸發(fā)器，重復步驟(4)～步驟(6)，回收其中的琥珀酸二鈉。

步驟(1)中，所述的產(chǎn)琥珀酸微生物為現(xiàn)有技術中任意厭氧發(fā)酵產(chǎn)琥珀酸的微生物菌種，例如可以是產(chǎn)琥珀酸放線桿菌(Actinobacillus?succinogenes)或埃希氏菌屬大腸埃希氏菌(Escherichia?coli)或產(chǎn)琥珀酸曼氏桿菌(Mannheimia?succiniciproducens)或產(chǎn)琥珀酸厭氧螺菌(Anaerobiospirillum?succiniciproducens)或谷氨酸棒桿菌(Corynebacterium?glutamicum)。

步驟(1)中，所添加的堿性中和劑為氫氧化鈉或碳酸鈉，不能使用氨水、氫氧化鎂或堿式碳酸鎂作為堿性中和劑。

步驟(2)中，分離除去不溶物的方法為：首先將發(fā)酵液離心，得到的離心清液通過微濾去除微米級的固體。

步驟(2)中，所述超濾，超濾膜截留分子量為3000～10000道爾頓。