[發明專利]一種黑曲霉發酵秸稈生產檸檬酸的方法

有效

• 申請號: 201811196010.1
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN109735578B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 于有良;劉家印;徐恒德;王學冰
• 申請（專利權）人: 大自然生物集團有限公司
• 主分類號: C12P7/48
• 分類號: C12P7/48;C12P19/14;C12P19/02;C12N9/42;C12R1/685
• 代理公司: 北京金宏來專利代理事務所(特殊普通合伙) 11641
• 代理人: 許振強;苗彩娟

本發明提供一種黑曲霉發酵秸稈生產檸檬酸的方法，由秸稈原料預處理步驟、發酵纖維素酶漿液的制備步驟、纖維素酶水解混合物生產步驟、秸稈酶解糖液制備步驟、檸檬酸料液發酵步驟、檸檬酸純化步驟組成。本發明具有以下有益效果：經過機械破碎再進行稀酸處理的纖維素漿液不需要脫毒處理步驟，大大減少了生產檸檬酸的時間成本和生產成本及效率；本方法不需要添加纖維素酶，用發酵纖維素酶漿液替換纖維素酶，發酵纖維素酶漿液包含的纖維素酶50％?60％，比外購的纖維素酶的成本大大減少。

技術領域

本發明涉及發酵技術領域中的檸檬酸的生產方法，具體涉及一種黑曲霉發酵秸稈生產檸檬酸的方法。

背景技術

檸檬酸是一種用途廣泛且生產量極大的化工原料，我國主要利用黑曲霉通過薯干粉、淀粉等糧食原料生產，因此成本比較高。近年來，人們正致力于開發多種多樣的代替糧食原料的方法發酵生產檸檬酸。

我國是農業大國，秸稈資源十分豐富，農業秸稈是自然界中儲量豐富的可再生資源，我國年產量高達7億多噸。長期以來，這些資源未得到合理利用，除少量用作飼料、造紙外，其余多被焚燒，浪費了資源，污染了環境。農作物秸稈主要的成分中的纖維素和半纖維素降解以后分別可以得到葡萄糖和其他單糖和寡糖，如果能將這些糖類應用于發酵生產，將給秸稈的利用開辟一條新的利用途徑。曾有人提出“以秸稈為原料生產檸檬酸的方法(CN1129739A)”，為秸稈的利用開辟了一條新路，但該專利發酵用纖維素酶是外購的，增加了生產成本，常規鈣鹽法提取檸檬，產酸率低，對環境破壞嚴重，不符合綠色發展理念。

專利號201410035236.9，公開了一種利用木質纖維素原料生產檸檬酸的方法，一種方式是液體培養黑曲霉Aspergillus niger M288，然后接種于木質纖維素原料的酶解液中，黑曲霉把酶解液中的葡萄糖轉化為檸檬酸；另一種方式是先液體培養黑曲霉Aspergillus niger M288，再接種于含有一定固體含量的木質纖維素的發酵罐中，同時加入纖維素酶，纖維素酶把纖維素酶解為葡萄糖的同時，由黑曲霉將生成的糖同步發酵為檸檬酸。該發明以木質纖維素為原料生產檸檬酸，過程簡單，成本低廉，特別是以木質纖維素為原料，具有廣闊的應用和發展前景。但該專利(1)額外加纖維素酶增加了發酵成本，不利于秸稈的有效利用和效益最大化；(2)預處理過程中沒有機械破碎過程，降低了預處理的接觸面積，增加聚合度；(3)固態生物脫毒過程持續時間太長，大大拉長發酵周期，不利于產業化推廣。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種黑曲霉發酵秸稈生產檸檬酸的方法，由由秸稈原料預處理步驟、發酵纖維素酶漿液的制備步驟、纖維素酶水解混合物生產步驟、秸稈酶解糖液制備步驟、檸檬酸料液發酵步驟、檸檬酸純化步驟組成。

優選的，秸稈原料預處理步驟具體為：秸稈原料預處理；秸稈經粉碎、稀酸預處理工藝制得纖維素漿液；

具體地，所述秸稈原料預處理步驟中，秸稈經粉碎機粉碎，秸稈長度3-5cm 粉碎完成；將粉碎后的秸稈加入稀酸得到纖維素漿液，所述秸稈和稀酸的質量體積比1:4-1:8，所述的稀酸濃度0.63-0.82％；秸稈在稀酸預處理的PH值為 2.1-2.4，反應溫度150-190℃，反應時間3-4min。

具體地，稀酸可以是硫酸、鹽酸、乙酸、碳酸、硝酸。

具體地，纖維素漿液固液比為1：3-3.7(m/V)。

優選的，發酵纖維素酶漿液制備步驟具體為：按重量百分比計，在粉碎的玉米秸稈中加1.6-2.0倍的水調漿，然后添加磷酸二氫鉀0.20-0.25％、硫酸銨 0.90-1.20％、蔗糖0.45-0.5％進行混合，調PH值在5.6-6.2，再加入黑曲霉，通風量0.17-0.2VVM，在30±1℃發酵8-10小時得發酵纖維素酶漿液。

優選的，纖維素酶水解混合物生產步驟具體為：按重量百分比計，以所述纖維素漿液為底物，添加所述發酵纖維素酶漿液，添加量11.5％，在溫度 48-55℃，PH值4.8-5.2條件下反應40-50h，得到纖維素酶水解混合物。