專利名稱：一種檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
芭蕉芋(Carma Edulis Ker)是一種很有潛力的淀粉作物，又名旱藕、蕉藕、姜芋， 為蕉科美人蕉屬的植物，原產(chǎn)于南美洲等地，喜溫暖向陽環(huán)境，及耐寒又耐旱，適于深厚肥 沃的沙壤土生長。芭蕉芋淀粉顆粒粒徑大，糊化溫度低，糊化透明度好，直鏈淀粉含量高，其 分子量也很大，與馬鈴薯淀粉接近，其根莖含淀粉60%，蛋白質(zhì)7. 7%，粗纖維3. 1 %。在亞 洲芭蕉芋已成為高價值淀粉的新原料。我國人多耕地少，以糧食為原料生產(chǎn)生物產(chǎn)品越來 越受到制約，但我國有豐富的非糧淀粉類資源，芭蕉芋就是其中的一種，利用芭蕉芋資源的 潛力很大。用芭蕉芋作為原料生產(chǎn)檸檬酸也拓展了檸檬酸原料選擇上的空間。對于維護(hù)我 國糧食安全，緩解糧食危機(jī)帶來的壓力具有重要作用和戰(zhàn)略意義。中國專利 88103430. 4，中國專利 200510003079. 4，中國專利 200910118892. 4 及中 國專利200910136128. X都公開了利用芭蕉芋生產(chǎn)酒精的方法，但利用芭蕉芋發(fā)酵生產(chǎn)檸 檬酸的方法還沒有過。因此，需要發(fā)明一種利用芭蕉芋來發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的在于提供一種利用芭蕉芋為原料，發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法。技術(shù)方案本發(fā)明提供的一種檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)方法，其步驟為(1)稱取芭焦芋干片，將其粉碎成芭蕉芋粉；(2)向芭蕉芋粉加水，調(diào)成芭蕉芋粉漿，使芭蕉芋粉的濃度為20 35g/ml ；(3)將芭蕉芋粉漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至5. 5 7. 0，按每克芭蕉芋粉5 15個酶活單位在芭蕉芋粉漿中加入高溫α _淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制在85 125°C， 維持1 10個小時，使液化DE值為5 95% ；(4)將液化后的芭蕉芋粉漿過濾，保留濾清液；(5)將芭蕉芋粉漿濾清液通入發(fā)酵罐，加入濾清液體積0. 3 15%的有機(jī)氮源或 濾清液體積0. 01 2%的有機(jī)氮源；(6)將溫度升至90 121 °C，滅菌15 30分鐘，再降溫至發(fā)酵溫度35 38°C ；(7)將發(fā)酵菌種黑曲霉接入發(fā)酵罐中，并通風(fēng)供氧，保持35 38°C的發(fā)酵溫度至 發(fā)酵結(jié)束；(8)采用鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸檬酸。其中，芭蕉芋粉的細(xì)度應(yīng)小于等于60目，有利于芭蕉芋粉漿的均勻調(diào)和。其中，有機(jī)氮源主要為花生餅粉、豆餅粉、酵母粉、蛋白胨、豆粕或玉米，優(yōu)選豆粕 和玉米。其中，無機(jī)氮源主要為硫銨、碳銨或尿素。
其中，可以采用孢子或菌絲接種的方法接入黑曲霉。其中，發(fā)酵結(jié)束具體是指當(dāng)發(fā)酵測得還原糖含量為零或接近零、產(chǎn)酸接近或超過 種后總糖。有益效果本發(fā)明采用非糧食作物為發(fā)酵原料，不僅大大地減少了生產(chǎn)成本，同時 還避免了糧食作物的過量消耗。此外，與糧食作物為原料的發(fā)酵方法相比，本發(fā)明發(fā)酵周期 更短，發(fā)酵指數(shù)更高，整個方法中產(chǎn)生的廢渣還能用作動物的飼料，毫無環(huán)境污染，真正能 做到節(jié)能環(huán)保。
具體實施例方式實施例1 稱取芭焦芋干片，將其粉碎成芭蕉芋粉，細(xì)度為50目；向芭蕉芋粉加水，調(diào)成芭蕉 芋粉漿，使芭蕉芋粉的濃度為23g/ml ；將芭蕉芋粉漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至6. 5，按 每克芭蕉芋粉10個酶活單位在芭蕉芋粉漿中加入高溫α-淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制 在98°C，維持4個小時，使液化DE值為80% ；將液化后的芭蕉芋粉漿過濾，保留濾清液；將 芭蕉芋粉漿濾清液通入發(fā)酵罐，加入濾清液體積的豆餅粉作為有機(jī)氮源；將溫度升至 98°C，滅菌30分鐘，再降溫至發(fā)酵溫度35°C ；采用孢子接種法將發(fā)酵菌種黑曲霉接入發(fā)酵 罐中，并通風(fēng)供氧，保持35°C的發(fā)酵溫度至發(fā)酵結(jié)束；最后采用鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸 檬酸。據(jù)測試表明，在此條件下，發(fā)酵59小時，產(chǎn)酸為136g/L，轉(zhuǎn)化率為96.9%，發(fā)酵指數(shù) 為 2. 31g/(L*h)。實施例2 稱取芭焦芋干片，將其粉碎成芭蕉芋粉，細(xì)度為60目；向芭蕉芋粉加水，調(diào)成芭蕉 芋粉漿，使芭蕉芋粉的濃度為20g/ml ；將芭蕉芋粉漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至6.0，按 每克芭蕉芋粉15個酶活單位在芭蕉芋粉漿中加入高溫α-淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制 在95°C，維持5個小時，使液化DE值為75% ；將液化后的芭蕉芋粉漿過濾，保留濾清液；將 芭蕉芋粉漿濾清液通入發(fā)酵罐，加入濾清液體積4%的玉米粉作為有機(jī)氮源；將溫度升至 105°C，滅菌20分鐘，再降溫至發(fā)酵溫度36°C ；采用菌絲接種法將發(fā)酵菌種黑曲霉接入發(fā)酵 罐中，并通風(fēng)供氧，保持36°C的發(fā)酵溫度至發(fā)酵結(jié)束；最后采用鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸 檬酸。據(jù)測試表明，在此條件下，發(fā)酵58小時，產(chǎn)酸為150g/L，轉(zhuǎn)化率為95.8%，發(fā)酵指數(shù) 為 2. 59g/(L · h)0實施例3 稱取芭焦芋干片，將其粉碎成芭蕉芋粉，細(xì)度為50目；向芭蕉芋粉加水，調(diào)成芭蕉 芋粉漿，使芭蕉芋粉的濃度為27g/ml ；將芭蕉芋粉漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至7.0，按 每克芭蕉芋粉10個酶活單位在芭蕉芋粉漿中加入高溫α-淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制 在100°C，維持4個小時，使液化DE值為90% ；將液化后的芭蕉芋粉漿過濾，保留濾清液；將 芭蕉芋粉漿濾清液通入發(fā)酵罐，加入濾清液體積0. 7%的尿素作為無機(jī)氮源；將溫度升至 90°C，滅菌30分鐘，再降溫至發(fā)酵溫度36°C ；采用孢子接種法將發(fā)酵菌種黑曲霉接入發(fā)酵 罐中，并通風(fēng)供氧，保持36°C的發(fā)酵溫度至發(fā)酵結(jié)束；最后采用鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸 檬酸。據(jù)測試表明，在此條件下，發(fā)酵66小時，產(chǎn)酸為159g/L，轉(zhuǎn)化率為95.7%，發(fā)酵指數(shù) 為 2.41g/(L · h)。
實施例4 稱取芭焦芋干片，將其粉碎成芭蕉芋粉，細(xì)度為60目；向芭蕉芋粉加水，調(diào)成芭蕉 芋粉漿，使芭蕉芋粉的濃度為24g/ml ；將芭蕉芋粉漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至6. 5，按 每克芭蕉芋粉10個酶活單位在芭蕉芋粉漿中加入高溫α-淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制 在98°C，維持6個小時，使液化DE值為85% ；將液化后的芭蕉芋粉漿過濾，保留濾清液；將 芭蕉芋粉漿濾清液通入發(fā)酵罐，加入濾清液體積1. 5%的硫酸銨作為無機(jī)氮源；將溫度升 至105°C，滅菌30分鐘，再降溫至發(fā)酵溫度35°C;采用菌絲接種法將發(fā)酵菌種黑曲霉接入發(fā) 酵罐中，并通風(fēng)供氧，保持35°C的發(fā)酵溫度至發(fā)酵結(jié)束；最后采用鈣鹽法提取發(fā)酵液中的 檸檬酸。據(jù)測試表明，在此條件下，發(fā)酵65小時，產(chǎn)酸為146g/L，轉(zhuǎn)化率為99.3%，發(fā)酵指 數(shù)為 2. 25g/(L.h)。
權(quán)利要求
一種檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)方法，其特征在于包括以下步驟(1)稱取芭焦芋干片，將其粉碎成芭蕉芋粉；(2)向芭蕉芋粉加水，調(diào)成芭蕉芋粉漿，使芭蕉芋粉的濃度為20～35g/ml；(3)將芭蕉芋粉漿輸進(jìn)噴射液化裝置，調(diào)節(jié)pH至5.5～7.0，按每克芭蕉芋粉5～15個酶活單位在芭蕉芋粉漿中加入高溫α 淀粉酶，并進(jìn)行液化，溫度控制在85～125℃，維持1～10個小時，使液化DE值為5～95％；(4)將液化后的芭蕉芋粉漿過濾，保留濾清液；(5)將芭蕉芋粉漿濾清液通入發(fā)酵罐，加入濾清液體積0.3～15％的有機(jī)氮源或濾清液體積0.01～2％的有機(jī)氮源；(6)將溫度升至90～121℃，滅菌15～30分鐘，再降溫至發(fā)酵溫度35～38℃；(7)將發(fā)酵菌種黑曲霉接入發(fā)酵罐中，并通風(fēng)供氧，保持35～38℃的發(fā)酵溫度至發(fā)酵結(jié)束；(8)采用鈣鹽法提取發(fā)酵液中的檸檬酸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(1)中芭蕉芋粉的 細(xì)度小于等于60目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(5)有機(jī)氮源為花 生餅粉、豆餅粉、酵母粉、蛋白胨、豆粕或玉米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(5)無機(jī)氮源為硫 銨、碳銨或尿素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(7)中采用孢子或 菌絲接種的方法接入黑曲霉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)方法，其特征在于步驟(7)中發(fā)酵結(jié)束為 當(dāng)發(fā)酵測得還原糖含量為零或接近零、產(chǎn)酸接近或超過種后總糖。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檸檬酸的發(fā)酵生產(chǎn)方法，其主要步驟為將芭蕉芋粉碎、調(diào)漿、噴射液化、過濾，然后將濾液發(fā)酵，最后提取檸檬酸。本發(fā)明采用非糧食作物為發(fā)酵原料，不僅大大地減少了生產(chǎn)成本，同時還避免了糧食作物的過量消耗。此外，與糧食作物為原料的發(fā)酵方法相比，本發(fā)明發(fā)酵周期更短，發(fā)酵指數(shù)更高，整個方法中產(chǎn)生的廢渣還能用作動物的飼料，毫無環(huán)境污染，真正能做到節(jié)能環(huán)保。
文檔編號C12R1/685GK101948880SQ20101024992
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者劉振強(qiáng), 胡志杰, 蔣建偉, 邵建兵, 高金寶 申請人:宜興協(xié)聯(lián)生物化學(xué)有限公司