專利名稱：一種蔗糖發酵法生產檸檬酸的方法
技術領域：
本發明涉及一種杼檬酸的生產方法，具體地說，涉及一種利用蔗 糖進行發酵生產檸檬酸的方法。
背景技術：
檸檬酸及其鈉鹽等是發酵行業的支柱產品之一，近年來，我國檸
檬酸生產規模飛速發展，檸檬酸及其鹽的年產量已達45萬噸，是有機 酸類發酵產品中產量最大的產品，其中80%出口國外。我國檸檬酸生 產原料主要以糧食作為主，我國人多地少，糧食危機日益嚴重。檸檬 酸的原料長期供應不足，特別時玉米供應不足，檸檬酸的巿場價格將 會一直上升。
近年來，蔗糖產量呈逐年遞升趨勢，尤其是國外巿場上的蔗糖價 格以低于我國的淀粉糖價格。因此，開展蔗糖發酵檸檬酸技術的研究 對于減輕國內檸檬酸生產用糧的壓力，保證糧食生產安全具有十分重 要的意義。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用蔗糖進行發酵生產檸檬酸的方法， 該方法利用蔗糖為原料，提高了糖酸代謝速率，縮短了發酵周期，發 酵液質量得以明顯提高。
為了實現本發明目的，本發明的一種蔗糖發酵法生產檸檬酸的方 法，其采用先將培養好的黑曲霉麩曲孢子在含7~12%蔗糖的種子培 養基中進行種子培養，培養成黑曲霉液體種子；然后再經含14~16% 蔗糖的發酵培養基中進行培養。
具體地說，其包括如下步驟
1)平板或斜面培養將檸檬酸生產菌種黑曲霉接種到麥芽汁瓊脂平板或斜面培養基培養；
2) 麩曲培養然后將培養后的檸檬酸菌種黑曲霉接入一環黑曲
霉孢子，在麩曲種子培養基中培養，培養成麩曲孢子；
3) 種子培養將含7~12%重量百分濃度蔗糖的種子培養基接入
麩曲孢子，進行種子培養，培養成黑曲霉液體種子；
4) 發酵培養將培養好的黑曲霉液體種子接入含14~16%重量
百分濃度蔗糖的發酵培養基中進行培養。
其中，本發明所述檸檬酸生產菌種為黑曲霉Co827。
步驟l)中，所述麥芽汁的濃度為2-4婆美度。
步驟2)中，所述麩曲種子培養基組成為麩皮20~30%，硫酸
鎂0.006~0.02%，嶙酸二氫鉀0.01 ~0.03%， pH自然，自來水配制。
百分數(％)為重量百分數，以下同。麩曲培養條件為37。C下培養7-10天。
步驟3 )中，種子培養基的組成為蔗糖7 ~ 12%，玉米漿0.4 ~ 0.9%,磷酸二氫鉀O.Ol ~ 0.05%，硫酸銨0.006 ~ 0.02%，硫酸鎂0.006 ~ 0.02%,pH自然，自來水配制。
種子培養條件為37'C下通風培養24-30小時。
步驟4 )中，蔗糖14 ~ 16%,玉米漿0.5 ~ 1.0%，磷酸二氫鉀0.005 ~0.01%,硫酸銨O.Ol ~0.02%，硫酸鎂O.Ol ~0.02%, pH自然，自來水配制。
本發明所述發酵培養所需碳源為蔗糖；氮源為硫酸銨、玉米漿。
所述發酵溫度為35 ~ 39°C ， pH為2.5 ~ 6.0,通風比為l:( 0.1 ~ 0.6 ),攪拌轉速為300 500rpm,培養70 85小時，可發酵性還原糖基本耗完時放罐。
本發明利用蔗糖發酵法獲得的檸檬酸酸度達到ll ~ 14%,糖酸轉化率大于89%。
5本發明利用蔗糖發酵法生產檸檬酸的方法，具有如下優點
1. 本發明對蔗糖培養基進行了優化；
2. 針對蔗糖培養基中，除碳源以外的氮源和營養元素比較貧乏，
在實驗過程中利用在線控制手段，對檸檬酸發酵的培養基氮源和營養 元素進行了優化，使得生產成本最低化，并建立起檸檬酸菌種生長代
謝過程與發酵過程模型化及控制技術；
3. 本發明利用蔗糖為碳源并加入無機及有機氮源、各種營養元
素，根據微生物在生長、代謝的不同階段對氧氣、各種營養元素、各 種碳源、氮源的需求差異，進行發酵生產檸檬酸，發酵液質量明顯提 高，提高了糖酸代謝速率，縮短了發酵周期，發酵液中檸檬酸酸度達
到11~14%,發酵周期70-85小時，糖酸轉化率大于89%;對開辟檸 檬酸生產原料多樣化，尤其是國外巿場的開發具有積極意義。
具體實施例方式
以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。 實施例l
先將檸檬酸生產菌種黑曲霉Co827孢子接種到麥芽汁(濃度為4
婆美度)瓊脂平板上培養；釆用平板培養的檸檬酸生產菌種在無菌狀 態下接入一環黑曲霉孢子到含麩皮30%，硫酸鎂0.02%，磷酸二氫鉀 0.01%的麩曲種子培養基三角瓶中，37。C培養9天。將培養成熟的麩曲 孢子接入到含蔗糖10.5%,玉米漿0.6%，磷酸二氫鉀0.03%，硫酸銨 0.01%,硫酸鎂0.008%的液體種子培養基中，pH自然，自來水配制。 37°C,通風培養28小時。待液體種子培養好后，再接種到含蔗糖14%, 玉米漿0.5%,磷酸二氫鉀0.03%,硫酸銨0.01%，硫酸鎂0.015。/o的5L 發酵罐發酵培養基中培養，溫度為37'C， pH為4.0,無菌空氣以通風 比為l: 0.4的通風速率通入發酵罐的發酵培養基中，撹拌轉速為 350rpm,通風培養80小時，殘還原糖1.05%，杼檬酸酸度達到11.9%， 糖酸轉化率89%。實施例2
先將檸檬酸生產菌種黑曲霉Co827孢子接種到麥芽汁(濃度為4
婆美度)瓊脂平板上培養；釆用平板培養的檸檬酸生產菌種在無菌狀 態下接入一環黑曲霉孢子到含麩皮20%，硫酸鎂0.006%，磷酸二氫鉀 0.01%的麩曲種子培養基三角瓶中，37。C培養10天。將培養成熟的麩 曲孢子接入到含蔗糖10.5%,玉米漿0.6%,磷酸二氫鉀0.03%,硫酸 銨0.01%，硫酸鎂0.01%的液體種子培養基中，pH自然，自來水配制。 37°C ，通風培養26小時。待液體種子培養好后，再接種到含蔗糖14.5%， 玉米漿0.6%,磷酸二氫鉀0.05%,硫酸銨0.01°/。，硫酸鎂0.02。/。的5L發 酵罐發酵培養基中培養，溫度為37。C, pH為3.0,無菌空氣以通風比 為l: 0.4的通風速率通入發酵罐的發酵培養基中，攪拌轉速為400rpm， 通風培養77小時，殘還原糖0.98%,檸檬酸酸度達到11.89%，糖酸轉 化率89.2%。 實施例3
先將檸檬酸生產菌種黑曲霉Co827孢子接種到麥芽汁(濃度為4 婆美度)瓊脂平板上培養；釆用平板培養的檸檬酸生產菌種在無菌狀 態下接入一環黑曲霉孢子到含麩皮30%,硫酸鎂0.02%，磷酸二氫鉀 0.02%的麩曲種子培養基三角瓶中，37。C培養7天。將培養成熟的麩曲 孢子接入到含蔗糖9%，玉米漿0.8%,磷酸二氫鉀0.01%，硫酸銨0.02%, 硫酸鎂0.009%的液體種子培養基中，pH自然，自來水配制。37°C, 通風培養29小時。待液體種子培養好后，再接種到含蔗糖15%，玉米 漿0.5%,磷酸二氫鉀0.01%，硫酸銨0.01%，硫酸鎂0.015。/。的5L發酵 罐發酵培養基中培養，溫度為37。C, pH為4.0,無菌空氣以通風比為k O.l的通風速率通入發酵罐的發酵培養基中，攪拌轉速為300rpm,通 風培養82小時，殘還原糖0.95%,檸檬酸酸度達到12.8%,糖酸轉化率 89.4%。實施例4
先將檸檬酸生產菌種黑曲霉Co827孢子接種到麥芽汁(濃度為2婆美度)瓊脂平板上培養；釆用平板培養的檸檬酸生產菌種在無菌狀態下接入一環黑曲霉孢子到含麩皮25%，硫酸鎂0.02%，磷酸二氫鉀0.01%的麩曲種子培養基三角瓶中，37匸培養9天。將培養成熟的麩曲孢子接入到含蔗糖12%，玉米漿0.4%，磷酸二氫鉀0.05%,硫酸銨0.01%，硫酸鎂0.01%的液體種子培養基中，pH自然，自來水配制。37。C，通風培養25小時。待液體種子培養好后，再接種到含蔗糖14.75%，玉米漿1.0%，磷酸二氫鉀0.05%,硫酸銨0.02%，硫酸鎂0.02。/。的5L發酵罐發酵培養基中培養，溫度為38.5。C， pH為6.0，無菌空氣以通風比為l: 0.6的通風速率通入發酵罐的發酵培養基中，攪拌轉速為450rpm，通風培養78小時，殘還原糖1.15%,檸檬酸酸度達到13.59%，糖酸轉化率89.65%。實施例5
先將檸檬酸生產菌種黑曲霉Co827孢子接種到麥芽汁(濃度為4
婆美度)瓊脂平板上培養；釆用平板培養的檸檬酸生產菌種在無菌狀態下接入一環黑曲霉孢子到含麩皮30%，硫酸鎂0.0P/。，磷酸二氫鉀0.03%的麩曲種子培養基三角瓶中，37。C培養9天。將培養成熟的麩曲孢子接入到含蔗糖8%，玉米漿0.9%,磷酸二氫鉀0.02%,硫酸銨0.02%,硫酸鎂0.012%的液體種子培養基中，pH自然，自來水配制。37°C,通風培養30小時。待液體種子培養好后，再接種到含蔗糖16%，玉米漿0.5%，磷酸二氫鉀0.01%,硫酸銨0.02%,硫酸鎂0.02。/。的50L發酵罐發酵培養基中培養，溫度為37'C， pH為2.5,無菌空氣以通風比為l:0.3的通風速率通入發酵罐的發酵培養基中，撹拌轉速為400rpm,通風培養75小時，殘還原糖0.89%,檸檬酸酸度達到13.36%,糖酸轉化率89.23%。實施例6
先將檸檬酸生產菌種黑曲霉Co827孢子接種到麥芽汁(濃度為4婆美度)瓊脂平板上培養；釆用平板培養的檸檬酸生產菌種在無菌狀
態下接入一環黑曲霉孢子到含麩皮30%，硫酸鎂0.02%，嫌酸二氫鉀 0.01%的麩曲種子培養基三角瓶中，37。C培養9天。將培養成熟的麩曲 孢子接入到含蔗糖7%,玉米漿0.9%,磷酸二氫鉀0.03%,硫酸銨0.02%, 硫酸鎂0.008%的液體種子培養基中，pH自然，自來水配制。37°C， 通風培養28小時。待液體種子培養好后，再接種到含蔗糖14.8%，玉 米漿0.8%,磷酸二氫鉀0.01%,硫酸銨0.01%，硫酸鎂0.02。/。的50L發 酵罐發酵培養基中培養，溫度為39'C, pH為4.5,無菌空氣以通風比 為l: 0.4的通風速率通入發酵罐的發酵培養基中，攪拌轉速為400rpm, 通風培養76小時，殘還原糖1.05%,杼檬酸酸度達到13.9。/。，糖酸轉化 率89.6%。 實施例7
先將檸檬酸生產菌種黑曲霉Co827孢子接種到麥芽汁(濃度為4 婆美度)瓊脂平板上培養；釆用平板培養的檸檬酸生產菌種在無菌狀 態下接入一環黑曲霉孢子到含麩皮30%，硫酸鎂0.02%，磷酸二氫鉀 0.01%的麩曲種子培養基三角瓶中，37。C培養9天。將培養成熟的麩曲 孢子接入到含蔗糖10.5%，玉米漿0.6%，磷酸二氫鉀0.03%,硫酸銨 0.01%，硫酸鎂0.02。/。的液體種子培養基中，pH自然，自來水配制。37 'C,通風培養28小時。待液體種子培養好后，再接種到含蔗糖15%, 玉米漿0.5%，磷酸二氫鉀0.008%,硫酸銨0.01%,硫酸鎂0.02Q/。的500L 發酵罐發酵培養基中培養，溫度為37'C， pH為6.0，無菌空氣以通風 比為l: 0.3的通風速率通入發酵罐的發酵培養基中，攪拌轉速為 350rpm，通風培養73小時，殘還原糖1.07%,檸檬酸酸度達到14.0%, 糖酸轉化率89.7%。
雖然，上文中巳經用 一般性說明及具體實施方案對本發明作了詳 盡的描述，但在本發明基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本 領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發明精神的基礎 上所做的這些修改或改進，均屬于本發明要求保護的范圍。
9
權利要求
1.一種蔗糖發酵法生產檸檬酸的方法，其特征在于，其采用先將培養好的黑曲霉麩曲孢子在含7～12％重量百分濃度蔗糖的種子培養基中進行種子培養，培養成黑曲霉液體種子；然后再經含14～16％重量百分濃度蔗糖的發酵培養基中進行培養。
2. 根據權利要求l所述檸檬酸的生產方法，其特征在于，其包括 如下步驟1) 平板或斜面培養將檸檬酸生產菌種黑曲霉接種到麥芽汁瓊 脂平板或斜面培養基培養；2) 麩曲培養然后將培養后的檸檬酸菌種黑曲霉接入一環黑曲 霉孢子，在麩曲種子培養基中培養，培養成麩曲孢子；3 )種子培養將含7 ~ 12%重量百分濃度蔗糖的種子培養基接入麩曲孢子，進行種子培養，培養成黑曲霉液體種子；4)發酵培養將培養好的黑曲霉液體種子接入含14~16%重量百分濃度蔗糖的發酵培養基中進行培養。
3. 根據權利要求1或2所述檸檬酸的生產方法，其特征在于，所 述黑曲霉為黑曲霉Co827。
4. 根據權利要求2或3所述檸檬酸的生產方法，其特征在于，步 驟3)中，種子培養基的組成為蔗糖7~12%，玉米漿0.4~0.9%，磷 酸二氫鉀0.01-0.05°/。，硫酸銨0.006~0.02°/。，硫酸鎂0.006 ~ 0.02%, pH自然，自來水配制。
5. 根據權利要求4所述檸檬酸的生產方法，其特征在于，所述種 子培養條件為37C下通風培養24 ~ 30小時。
6. 根據權利要求2-5任意一項所述杼檬酸的生產方法，其特征在 于，步驟4)中發酵培養基的組成為蔗糖14~ 16%，玉米漿0.5 ~ 1.0%， 璘酸二氫鉀0.005 ~ 0.01%,硫酸銨O.Ol ~ 0.02%，硫酸鎂O.Ol ~ 0.02%, pH自然，自來水配制。
7. 根據權利要求6所述檸檬酸的生產方法，其特征在于，步驟4) 中所述發酵溫度為35 39。C， pH為2.5 6.0,通風比為1: ( 0.1 ~ 0.6 )， 攪拌轉速為300 500rpm，培養70-85小時。
8. 根據權利要求2-7任意一項所述檸檬酸的生產方法，其特征在 于，步驟2)中，所述麩曲種子培養基組成為麩皮20~30%，硫酸 鎂0.006~0.02°/。，磷酸二氫鉀O.Ol ~0.03%， pH自然，自來水配制， 所述麩曲培養條件為37°C下培養7 ~ 10天。
全文摘要
本發明提供了一種蔗糖發酵法生產檸檬酸的方法，該方法利用蔗糖為碳源并加入無機及有機氮源、各種營養元素進行發酵生產檸檬酸，發酵液質量明顯提高，提高了糖酸代謝速率，縮短了發酵周期，生產成本最低化，發酵液中檸檬酸酸度達到11～14％，發酵周期70～85小時，糖酸轉化率大于89％；對開辟檸檬酸生產原料多樣化，尤其是國外市場的開發具有積極意義。
文檔編號C12P7/48GK101638675SQ20091009161
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月26日 優先權日2009年8月26日
發明者松 付, 尚海濤, 李榮杰, 穆曉玲, 薛培儉, 輝 鄭 申請人:安徽豐原發酵技術工程研究有限公司