[發明專利]制備檸檬酸的方法

在審

• 申請號: 201610009560.2
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105400834A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 馬興群;劉雨;宋琦;毛秀立;陳玉霞;陳霞
• 申請（專利權）人: 山東祥維斯生物科技股份有限公司
• 主分類號: C12P7/48
• 分類號: C12P7/48;C12R1/685
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明涉及生物工程技術領域，具體涉及發酵工程，尤其涉及一種制備檸檬酸的方法。

背景技術

檸檬酸是目前為止采用生物化學方法生產的產量最大的有機酸，也是世界上應用最廣泛的有機酸。因其無毒、具有溫和爽快的酸味，水溶性好、酸味適度、易被吸收和價格低廉等優點，被廣泛應用于食品工業中，占食品酸味劑用量的60％以上。除了作為重要的食品酸味劑用來改善食品風味外，檸檬酸還兼有抑制微生物生長、護色、改善黏度和流變性等作用，而且在醫藥、飼料、化工、電子、紡織、石油、皮革、建筑、攝影、塑料、鑄造和陶瓷等工業領域也都有十分廣闊的應用。

目前，全球檸檬酸的年產量約100～120萬噸，檸檬酸的年總需求量為105～110萬噸，總體的供求狀況是供大于求的狀態。因此提高產酸率，降低檸檬酸生產成本來增強競爭力已刻不容緩。

利用黑曲霉發酵是生產檸檬酸的主要方式，發酵過程代謝特性表明，氧的消耗速率與產物的合成有著正比例相關性關系，而在發酵過程中，氧由發酵液向菌體內的傳遞阻力是氧限制的關鍵。

相關技術中，檸檬酸生產存在的主要問題是在種子培養階段存在著嚴重的孢子聚集，這使得孢子形成的有效菌團數明顯減少。孢子在靜電表面張力的作用下發生聚集，并發芽交織在一起形成菌團，降低了菌體與發酵液的接觸面積，阻礙了發酵過程中氧氣的傳遞，大大降低了產物的合成速率。盡管通過增加孢子接種量的方法，但效果并沒有顯著改善。

另外，在發酵培養階段，由于菌株好氧發酵過程中需氧量大，特別是發酵中后期，短時間內需氧量很高，而此時由于菌絲體及代謝產物不斷增多導致發酵液粘稠，細胞膜通透性降低，不利于氧氣的傳遞，常規的依靠增大通風量或不斷提高攪拌轉速等方式來提高溶氧有時也不能滿足需要。無論是通風量亦或是攪拌轉速都有上限，不能無限提高，況且開啟程度越大，發酵設備的損壞度以及能耗也越大，使得維修費用和成本增加。另外，通氣量過高或轉速過快，也容易對菌絲體造成機械損傷。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種可以提高檸檬酸的產量并且可以縮短發酵時間的制備檸檬酸的方法。

根據本發明實施例的制備檸檬酸的方法，包括以下步驟：

步驟S1：種子培養階段

1)種子培養基

自來水與玉米粉按質量比5：2的比例混合，110℃保溫并不斷攪拌，并加入α-高溫淀粉酶，恒溫30min，用碘指示劑檢驗不變藍，即糖化完全，冷卻，回復原來體積，得到玉米粉糖化液；

將玉米粉糖化液經兩層紗布過濾得糖化清液；

用鹽酸調節pH值到4.5～5.0，在搖瓶中加入玉米粉糖化液，紗布封口，121℃滅菌25min，得種子培養基；

2)種子培養條件

將黑曲霉(2330～2335)菌種按照接種量為5.0×10⁵個孢子接種到種子培養基中，置于旋轉式搖床上，在轉速160r/min、溫度34±1℃的條件下，進行培養22h以得到種子液；

步驟S2：發酵產酸階段

1)發酵培養基

將玉米粉糖化液與糖化清液按體積比1：5的比例混合；在全自動發酵罐中加入混合后的培養基，添加0.3％(重量百分比)的(NH₄)₂SO₄，調pH值到4.5～5.0，115℃滅菌25min，得到發酵培養基；

2)發酵條件

將步驟S1中得到的種子液加入到發酵培養基中進行發酵以生成檸檬酸，發酵時，在溫度為34±1℃下通氣培養，采用液氨調節培養基的pH，使pH值維持在4.4～4.8，發酵培養72小時后，發酵完畢；

其中，所述種子培養基和所述發酵培養基中均包括通式(1)化合物中的至少一種；

所述通式(1)化合物中的R為C₁～C₂₀烷基，所述通式(1)化合物在所述種子培養基和所述發酵培養基中的濃度均為0.15～7g/L。

根據本發明實施例的制備檸檬酸的方法，種子培養基和所述發酵培養基中均包括通式(1)化合物中的至少一種，通式(1)化合物在培養基中所起的作用，可以具有以下機理：

1、作為高效甲基供體，參與甲基化反應以及能提高代謝途徑中關鍵酶的酶活，來加快菌體生長速率及代謝物產量。