專利名稱：微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法及其用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及飼料添加劑生產領域，具體涉及一種微生物發酵法生產丙酸型飼料防霉劑的方法。
背景技術：
丙酸鈣或丙酸銨是丙酸型防霉劑的主要成分，作為一種食品添加劑，是世界衛生組織(WHO)和聯合國糧農組織(FAO)批準使用的安全可靠的食品與飼料用防霉劑，在食品工業和畜牧養殖業中使用極為普遍，其對霉菌、酵母菌及細菌等具有廣泛的抗菌作用。目前丙酸鈣和丙酸銨的生產方法多為丙醛氧化法，然后將丙酸與氫氧化鈣反應生成丙酸鈣，或與氨水酸堿反應生成丙酸銨。丙醛氧化法工藝成熟，是目前生產最大的丙酸生產方法，但該方法有明顯的缺點，如工藝流程復雜、設備繁多，對設備和管道材質的要求較高；反應條件苛刻，能耗高，對環境沖擊大。
乳品源丙酸桿菌可以產生丙酸。通過微生物發酵可以生產很多的有機酸，如乳酸、 檸檬酸等，且已工業化大生產。此類方法具有生產條件溫和，能耗低、環境沖擊小的特點。而能生產丙酸及其鹽的微生物主要包括乳品源的丙酸桿菌，它們能夠利用糖類物質在缺氧的條件下生產大量的丙酸或丙酸鹽；同時，乳品源丙酸菌本來用于奶酪的生產，被人們長期食用，因而是公認安全的有益微生物(GRAS) (Falentin et al. , 2010)。另外,利用廉價的糖類物質生產丙酸或其鹽，其成本將大大低于由丙醛為原料的化學合成法。
本發明就是在這樣的思路指導下開發出來的。發明內容
本發明的目的是針對上述問題，提供一種需要的設備少，工藝流程簡單的微生物發酵法生產丙酸防霉劑的方法，以替代化學合成法。
為實現上述目的，本發明提供的技術方案是一種微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法，所述方法包括如下步驟利用乳品源丙酸菌的任意一種，進行固態發酵或液態深層發酵；發酵過程產生的丙酸與固態基中或液態培養基中的CaCO3反應得到丙酸鈣；或者與在液態發酵過程流加的氨水直接反應生成丙酸銨；當丙酸鹽含量達到10-30克每升或每千克時，發酵結束；將固態基料干燥即制成含丙酸鈣的固體丙酸型防霉劑；或液體發酵液濃縮后即制成含丙酸氨的液體丙酸型防霉劑。
優選的，所述乳品源丙酸菌為費氏丙酸桿MQPropionibacterium freudenrei chi i ),或其亞種謝氏丙酸桿菌iPropionibacterium shermanil)以及其他乳品源丙酸菌中的任意一種。
優先的，所述液體培養基配方(種子基和發酵基)包括重量百分比為5%_10%葡萄糖、5%-10% 甘油、1%-3% 酵母粉、3%-5% CaCO3>O. 1%_0· 3%K2HP04，其他為水。初始 ρΗ6·5。
優先的，將丙酸桿菌厭氧培養制種，接入上述液體培養基，30°C培養24小時得到種子液。
優先的，將種子液體接種到液體培養基發酵后得到含丙酸鈣或丙酸銨的發酵液； 接種到固態培養基發酵后得到含丙酸鈣的固態基料。
優先的，所述將種子液接種到液體培養基的發酵罐中，接種量2 -5%，培養溫度 30°C，密閉厭氧發酵3-4天。產生的丙酸與CaCO3反應生成丙酸鈣。
優先的，所述將種子接種于固態培養基，接種量千分之5-10，于30°C靜態發酵 4-6天。固態培養基含質量分數30-40%豆柏、5-10%糖蜜、5%-10%甘油、1%_2%乳酸鈉、 3-5%CaC03，水分含量 40-50%。
優先的，所述液體發酵過程補充氨水，丙酸與氨水反應生成丙酸銨。
優先的，所述反應完全后，將濾液壓縮，循環濃縮，將濃縮后的母液烘干、粉碎、包裝，即得含丙酸鈣防霉劑。
優先的，含丙酸銨的發酵液直接真空濃縮、均質為液體防霉劑母液，與其他成分復配后即成為含丙酸銨的液體防霉劑。或與賦形劑混合即為含丙酸銨固體丙酸型防霉劑。
優先的，固態發酵產生的丙酸與CaCO3反應生成丙酸鈣并沉積在發酵基料中。發酵結束后將含丙酸鈣的發酵基料直接干燥即得含丙酸鈣的固態丙酸型防霉劑。
與現有化學法生產丙酸及其鹽的技術相比，用本發明方法生產丙酸只需要很少設備，如一套發酵罐，接種丙酸菌進行發酵即可；工藝流程簡單，方便易行。同時能耗低、原料來源廣、價格低廉，因而大大降低生產成本。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣屬于本申請所附后權利要求書限定的范圍。
實施例I液體發酵生產含丙酸鈣的防霉劑1)丙酸菌發酵菌種費氏丙酸桿菌iPropionibacterium freudenrei chi i ),或其亞種謝氏丙酸桿菌 {Propionibacterium shermanil)；培養基5%-10%葡萄糖、1%-3%酵母粉、3%-5% CaCO3>O. l%-0. 3%K2HP04，其他為水。初始 ρΗ6· 5 ；三角瓶培養接一環丙酸桿菌菌體到裝有50ml培養基的三角瓶中，搖勻，厭氧培養 24-48小時天,作為種子液；2)發酵罐發酵條件將種子液接到發酵罐培養基中，接種量2%，培養溫度30°C，密閉厭氧發酵4飛天。丙酸含量達10-30克/升，或以上。
發酵過程產生丙酸自動與培養基中的CaCO3反應得到丙酸鈣；3)將發酵液泵入反應釜中，加過量的CaCO3，混合均勻，溫度保持在7(T80°C。反應完全后，將發酵液(包括渣)吸入真空濃縮罐進行濃縮，并進行循環濃縮，得母液。用熱風或真空干燥器將濃縮后的母液加入賦形劑如二氧化硅、烘干，粉碎、過篩、包裝，即得固態的含丙酸鈣的丙酸型防霉劑。
其中組分每公斤丙酸鈣防霉劑丙酸鈣及費氏丙酸桿菌發酵產物550克，其中丙酸鈣300克，規格為80目的玉米芯粉和二氧化硅賦形劑共450克，其中玉米芯粉150克，二氧化娃300克。
實施例2液態發酵生產含丙酸銨的防霉劑一種微生物液體發酵法生產丙酸型防霉劑，其中組分每公斤丙酸型防霉劑含有丙酸銨以及費氏丙酸桿菌發酵產物550克，其中丙酸銨300克，規格為80目的玉米芯粉和二氧化硅賦形劑共450克，其中玉米芯粉150克，二氧化硅300克。
實施例2所述的微生物液態發酵法生產丙酸銨防霉劑的制備方法，包括如下步驟I)費氏丙酸桿菌先進行菌種制備。種子液培養基配方如下葡萄糖2%，酵母粉2%， K2HPO4 0.1%，pH6. 5，121°C滅菌20 30分鐘，冷卻至37°C，備用。厭氧培養3天，培養溫度 30。。。
2)費氏丙酸桿菌的發酵培養，發酵培養基配方如下葡萄糖2%，酵母粉2%，K2HPO4O.1%，ρΗ6. 5，121°C滅菌20 30分鐘，冷卻至37。。。種子接種量為2% (v/v或者v/w)。密閉厭氧發酵4天，發酵溫度30°C。
3)發酵過程中流加氨水，中和丙酸，生成丙酸銨。同時，流加氨水可以維持液體培養基的pH值，從而提高丙酸的產率。發酵結束時，丙酸銨含量可達10-30克/升以上。
4)發酵液經真空濃縮，濃縮10倍。加入乳化劑等即可獲得含丙酸銨的液體防霉劑。
5)固態丙酸銨防霉劑。向550克濃縮液加入賦形劑450克，所述的賦形劑是80目玉米淀粉和二氧化硅的混合物，其中玉米淀粉150克，二氧化硅300克。混合并攪拌20分鐘，使之充分混合與吸附。
6)將已經充分混合的固液混合物于90°C干燥，使殘留水分彡13%。即得含丙酸銨的固態防霉劑。
實施例3一種微生物固態發酵法生產丙酸型防霉劑，其中組分每公斤丙酸型防霉劑含有丙酸鈣75克，謝氏丙酸桿菌代謝產物以及培養基物料925克。
實施例3所述的微生物固態發酵法生產丙酸型防霉劑的制備方法，包括如下步驟I)謝氏丙酸桿菌先進行菌種制備。種子液培養基配方如下葡萄糖2%，酵母粉2%， K2HPO4 0.1%，pH6. 5，121°C滅菌20 30分鐘，冷卻至37°C，備用。厭氧培養3天，培養溫度 30。。。
2)謝氏丙酸桿菌的發酵培養，發酵培養基配方如下麩皮50%，玉米漿粉O. 4%， CaC0310%,水40%,吐溫800. 1%，121°C滅菌20 30分鐘，冷卻至37°C。種子接種量為5% (v/ V或者v/w)。厭氧固態發酵3天，發酵溫度30°C。
3)將培養物于冷凍真空干燥，使殘留水分< 13%。
實施例4固態發酵生產含丙酸鈣的防霉劑1)丙酸菌發酵菌種費氏丙酸桿菌iPropionibacterium freudenrei chi i ),或其亞種謝氏丙酸桿菌 {Propionibacterium shermanil )；培養基5%-10%葡萄糖、1%-3%酵母粉、3%-5% CaCO3>O. l%-0. 3%K2HP04，其他為水。初始 ρΗ6· 5 ；三角瓶培養接一環丙酸桿菌菌體到裝有50ml培養基的三角瓶中，搖勻，厭氧培養 24-48小時天,作為種子液；2)固態發酵。
固態發酵基配方固態培養基含質量分數40%豆柏、5%糖蜜、5%甘油、2%乳酸鈉、 3%CaC03,水分含量 45%。。
固態發酵條件控制接種量千分之5-10，于30°C靜態發酵4-6天。
3)固態含丙酸鈣防霉劑制備。
固態發酵產生的丙酸與CaCO3反應生成丙酸鈣并沉積在發酵基料中。發酵結束后將含丙酸鈣的發酵基料直接干燥即得含丙酸鈣的固態丙酸型防霉劑。
以上為對本發明實施例的描述，通過對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法，其特征在于，利用乳品丙酸菌的任意一種，通過固態發酵或液態深層發酵生產丙酸及其鹽，所述方法包括如下步驟制備乳品丙酸菌的液體種；接液體種于固態培養基或液體培養基進行發酵，生產丙酸；發酵過程產生的丙酸與固態基中或液態培養基中的CaCO3反應得到丙酸鈣；或者在液體發酵過程流加氨水，與丙酸進行酸堿反應生成丙酸銨；當丙酸鹽含量達到10-30克每升或每千克時，發酵結束。
2.如權利要求I所述的微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法，其特征在于，所述乳品源丙酸菌為費氏丙酸桿菌(Fropionibacterium freudenrei chi I),或其亞種謝氏丙酸桿菌iPropionibacterium shermanil)以及其他乳品丙酸菌中的任意一種，發酵是將丙酸桿菌厭氧培養制種，將種子接種到液體培養基發酵后得到發酵液；接種到固態培養基發酵后得到固態基料。
3.如權利要求2所述的微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法，其特征在于，所述的丙酸菌發酵是將丙酸桿菌接種到液體培養基中發酵，液體培養基配方包括重量百分比為 5%-10% 葡萄糖、5%-10% 甘油、1%-3% 酵母粉、3%-5% CaCO3>O. l%-0. 3%K2HP04,其他為水，初始 pH 6. 5。
4.如權利要求3所述的微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法，其特征在于，所述丙酸桿菌接入種子培養基后培養24小時得到種子液。
5.如權利要求2和3所述的微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法，其特征在于，所述將種子液接種到裝液體培養基的發酵罐中，接種量2%，培養溫度30°C，密閉厭氧發酵3-4 天，產生的丙酸與CaCO3反應生成丙酸鈣。
6.如權利要求2所述的微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法，其特征在于，所述將種子接種于固態培養基，接種量千分之5-10，于30°C靜態發酵4-6天，固態培養基含質量分數30-40%豆柏、5-10%糖蜜、5%-10%甘油、1-2%乳酸鈉、3_5%CaC03，水分含量40_50%。
7.如權利要求I和3所述的微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法，其特征在于，所述液態發酵過程補充氨水，丙酸與氨水反應生成丙酸銨。
8.如權利要求5和7所述的微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法，其特征在于，所述反應完全后，將濾液壓縮，循環濃縮，將濃縮后的母液烘干、粉碎、包裝，即得成品含丙酸鈣的丙酸型防霉劑。
9.如權利要求7所述的微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法，其特征在于，含丙酸銨的發酵液直接真空濃縮、均質為液體防霉劑母液，與其他成分復配后即成為含丙酸銨的液體防霉劑，或與賦形劑混合即為固體丙酸型防霉劑。
10.如權利要求6所述的微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法，其特征在于，固態發酵產生的丙酸與CaCO3反應生成丙酸鈣并沉積在發酵基料中，發酵結束后將含丙酸鈣的發酵基料直接干燥即得固態丙酸型防霉劑。
全文摘要
本發明提供一種微生物發酵法生產丙酸型防霉劑的方法，其方法為利用費氏丙酸桿菌(Propionibacteriumfreudenreichii)、謝氏丙酸桿菌(Propionibacteriumshermanil)或其他乳品丙酸菌中的任意一種進行固態發酵或液態深層發酵；發酵過程產生的丙酸與固態基中或液態培養基中的CaCO3反應得到丙酸鈣；或者與液態發酵過程流加的氨水直接反應生成丙酸銨。將固態基料干燥即制成含丙酸鈣的固體丙酸型防霉劑，或發酵液濃縮后即制成含丙酸氨的液體丙酸型防霉劑。由于所用菌種屬于乳品丙酸菌，是公認安全的菌種，因此以本發明生產的丙酸鹽與丙酸菌不用分離，可直接用于飼料、谷物防霉。與現有化學方法相比，用本發明方法生產丙酸型防霉劑具有原料來源廣、生產條件溫和、工藝流程簡單、能耗低以及環境友好等優勢。
文檔編號C12P7/52GK102919551SQ20121047772
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者胡文鋒, 胡錦艷, 龐旭, 朱劍鋒 申請人:生物源生物技術(深圳)有限公司, 安佑(中國)動物營養研發有限公司