[發明專利]一種基于控制菌絲體結構改善檸檬酸發酵性能的方法

在審

• 申請號: 201610135591.2
• 申請日: 2016-03-10
• 公開（公告）號: CN105586366A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 石貴陽;陳堅;王寶石;胡志杰;蔣小東;孫福新;譚鳳玲;張梁;李由然
• 申請（專利權）人: 江南大學;江蘇國信協聯能源有限公司
• 主分類號: C12P7/48
• 分類號: C12P7/48;C12N1/14;C12R1/685
• 代理公司: 江蘇英特東華律師事務所 32229
• 代理人: 邵鋆

技術領域

本發明涉及發酵工程技術領域，尤其涉及一種基于控制菌絲體結構改善檸檬酸發 酵性能的方法。

背景技術

檸檬酸(citricacid)，又名枸緣酸，是當今利用微生物發酵生產的一種極為重要的工 業有機酸，被廣泛應用于食品、醫藥、化工等重要領域。檸檬酸的主流生產方式為液體深層 發酵，所用菌種為黑曲霉（Aspergillusniger）；工業化生產過程中普遍采用二級發酵方 式，即首先采用成熟的黑曲霉孢子懸液接種種子培養基培養，孢子經過吸水膨脹，培養至8 h開始萌發，長出芽體，培養24~32h，制備成熟的種子，然后將成熟的種子液轉接發酵培養。 成熟的黑曲霉孢子制備過程復雜，一般經過平板篩選，斜面—茄子瓶—麩曲桶等逐級擴大 培養過程，制備過程繁瑣，制備周期至少需要30d以上。

檸檬酸發酵過程中的菌絲球體，是由一個或數個孢子在生長過程中物理作用形成 的，菌絲體的大小數量關系到發酵的成敗。一般菌絲球體越小、數量越多越有利于檸檬酸的 積累。孢子接種數量會顯著影響菌絲體大小和數量，接種孢子數與菌球體數量成正比，接種 孢子數不足會嚴重影響發酵效果。檸檬酸發酵是一個高度耗氧的過程，氧氣供應是影響檸 檬酸合成的限制步驟，而氧氣的傳輸是從溶液中溶解氧傳遞至菌絲細胞中；菌絲纏繞致密 的菌絲球，氧的傳輸僅僅發生在菌絲球表面，而菌絲疏松的菌絲球的氧氣供應充分，檸檬酸 合成速率較快。此外，菌絲球體的菌絲內部結構也會對檸檬酸發酵產生重要影響。

然而，至今未有一種控制菌絲球菌絲結構的簡單有效的方法，并以此改善發酵性 能，提高檸檬酸產量。

發明內容

針對現有技術存在的上述空白，本發明的目的在于提供一種基于控制菌絲體結構改善 檸檬酸發酵性能的方法，該方法可獲得有利于檸檬酸合成的特定結構菌絲體形態，改善發 酵性能，提高檸檬酸產量。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：一種基于控制菌絲體結構改善檸 檬酸發酵性能的方法，包括以下步驟：將培養成熟的黑曲霉孢子配制成孢子懸液，接種至種 子培養基進行種子培養；在種子培養過程中，提高攪拌轉速擾動孢子萌發與菌絲纏繞過程， 獲得成熟種子液；將上述成熟種子液接種至發酵培養基進行發酵培養，結束發酵。

具體地，所述黑曲霉孢子接種后的終濃度為20~80萬個/mL。

具體地，所述提高攪拌速度擾動的工藝是在所述種子培養進行6~20h啟動的，將 攪拌轉速提高至800~1200rpm。

具體地，所述種子培養時間為24~32h，獲得成熟種子液。

優選地，當所述發酵培養基還原糖濃度低于0.5%時結束發酵。

具體地，所述種子培養基、發酵培養基由淀粉質原料配制，所述淀粉質原料包括玉 米粉、小麥粉、木薯粉、紅薯粉、淀粉、糖蜜、小麥中的至少一種。

與現有技術相比，本發明具有如下有益技術效果：

本發明基于萌發過程孢子聚集與菌絲球纏繞對外加剪切力的敏感性不同，通過在種子 培養至特定階段（6~20h）啟動機械擾動的方式，擾動孢子萌發和菌絲纏繞過程，增大萌發 菌絲之間的碰撞幾率，形成直徑更小、內部結構更加疏松的菌絲球體，同時斷裂的菌絲體會 重新纏繞形成新的菌球體，有利于溶氧與傳質，發酵性能得以顯著提升（發酵周期縮短，發 酵產酸量、發酵轉化率及發酵指數提高）；此外，擾動作用增加了菌絲球數量，相同條件下可 降低孢子使用量，降低了生產成本，具有重要的經濟效益。本發明操作簡單，具有廣闊的應 用前景。

附圖說明

圖1為種子液菌絲球在光學顯微鏡50倍下的形態特征圖，其中，a：對比例，b：本發明實 施例1。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。

在以下實施方式中，總糖、還原糖的測定方法采用菲林滴定法，檸檬酸的測定采用 濃度0.1429mol/L的NaOH滴定，孢子計數采用血球計數板；如無特殊說明，均采用本領域常 用設備和工藝方法。

所用原料和試劑如無特殊說明均為市售通用產品。

實施例1