[發明專利]一種利用檸檬酸發酵尾氣制備蘋果酸的方法

有效

• 申請號: 202011636223.9
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112626134B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 穆曉玲;秦晴;唐浩;劉宗亮;戴嘉
• 申請（專利權）人: 安徽豐原發酵技術工程研究有限公司
• 主分類號: C12P7/46
• 分類號: C12P7/46;C12N1/14;C12R1/645
• 代理公司: 北京睿陽聯合知識產權代理有限公司 11758
• 代理人: 郭奧博;張穎

本發明提供了一種利用檸檬酸發酵尾氣制備蘋果酸的方法，所述方法包括：以檸檬酸發酵尾氣代替無菌空氣通入蘋果酸發酵培養基中進行發酵，得到所述蘋果酸。本發明提供的制備方法操作簡單易行，在既不影響檸檬酸發酵的同時可以實現檸檬酸發酵尾氣的利用，節約了資源，保護了環境；并且利用檸檬酸發酵尾氣可以促進嗜熱菌發酵制備蘋果酸，提高了蘋果酸的產量和總酸轉化率，縮短了發酵周期。

技術領域

本發明屬于發酵技術領域，涉及一種利用檸檬酸發酵尾氣制備蘋果酸的方法。

背景技術

蘋果酸在菌體中的合成途徑一般有三條：(1)丙酮酸羧化支路，過程不需要氧的參與，需要固定二氧化碳，蘋果酸對葡萄糖的理論轉化率148.8％；(2)TCA循環，過程需要氧的參與，蘋果酸對葡萄糖的理論轉化率74％；(3)TCA循環加乙醛酸支路，過程需要氧的參與。從三條途徑來看，為了提高蘋果酸的轉化率，最好使菌體全部利用丙酮酸羧化支路(無氧代謝途徑)，但該途徑需要的ATP(三磷酸腺苷)、NADH(還原型輔酶I)等一般需要TCA循環(有氧代謝途徑)提供，因此，一般將蘋果酸發酵維持在微耗氧狀態，但實際控制過程中找到微耗氧的狀態較難，需要平衡有氧代謝途徑與無氧代謝途徑的比例，而這個比例很難把握。

因此，想要尋找一種蘋果酸的新發酵方法。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種利用檸檬酸發酵尾氣制備蘋果酸的方法，本發明提供的方法操作簡單易行，在既不影響檸檬酸發酵的同時可以實現檸檬酸發酵尾氣的利用，節約了資源，保護了環境；并且利用檸檬酸發酵尾氣可以促進嗜熱菌發酵制備蘋果酸，提高了蘋果酸的產量和總酸轉化率，縮短了發酵周期。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種利用檸檬酸發酵尾氣制備蘋果酸的方法，所述方法包括：以檸檬酸發酵尾氣代替無菌空氣通入蘋果酸發酵培養基中進行發酵，得到所述蘋果酸。

檸檬酸發酵尾氣中的氧氣和二氧化碳的比例可能比無菌空氣更適合蘋果酸的微耗氧發酵，本發明利用檸檬酸發酵尾氣可以提高總酸轉化率，同時檸檬酸發酵尾氣中的水汽可以適當補充蘋果酸發酵培養基在發酵過程中損失的水分，其中的檸檬酸可以進入TCA循環，進一步促進發酵，因此，本發明采用檸檬酸發酵尾氣代替無菌空氣通入蘋果酸發酵培養基中，可以促進發酵，提高總酸轉化率，提高蘋果酸的產率；并且檸檬酸發酵尾氣中的檸檬酸菌在蘋果酸發酵的環境中難以存活，對蘋果酸發酵沒有絲毫影響。

本發明提供的利用檸檬酸發酵尾氣制備蘋果酸的方法既可以實現檸檬酸尾氣的廢物利用，又可以促進蘋果酸發酵，節約資源，保護環境。

作為本發明的一種優選技術方案，所述制備方法包括：在開始發酵16-20h后，例如17h、18h、19h等，將無菌空氣替換為檸檬酸發酵尾氣通入蘋果酸發酵培養基中。

將嗜熱菌接種到發酵培養基中開始發酵時，嗜熱菌需要在一定的時間內生長繁殖，此時所需的通氣量大于產酸代謝階段，因此，在開始發酵的一段時間內，蘋果酸發酵培養基中的菌種以繁殖為主，本發明優選發酵16-20h通入檸檬酸發酵尾氣，此時的嗜熱菌開始進入產酸代謝階段，所需通氣量減少，此時檸檬酸發酵尾氣可以滿足蘋果酸發酵溶氧需求，更能發揮檸檬酸發酵尾氣促進蘋果酸發酵的作用。

在本發明中，通入所述檸檬酸發酵尾氣的流速實際上由蘋果酸發酵罐的罐壓來確定，有一定的壓差即可。

本發明所述方法還包括：在開始發酵16-20h內，在發酵培養基中通入無菌空氣。

作為本發明的一種優選技術方案，在開始發酵16-20h內，所述蘋果酸發酵培養基中的溶氧量為20-30％，例如22％、25％、28％等。

在開始發酵16-20h內，需要控制蘋果酸發酵培養液中的溶氧量為20-30％，控制方法可以為目前常規方法，例如在攪拌的狀態下，通過控制攪拌速率來控制培養液中的溶氧量。