專利名稱：一種利用固定化黑曲霉發酵玉米糖液制備檸檬酸的方法
技術領域：
本發明屬于發酵技術領域，具體涉及一種利用固定化黑曲霉發酵玉米糖液制備檸檬酸的方法。
背景技術：
檸檬酸是一種廣泛應用子食品、醫藥、化工等領域的重要有機酸。目前國內檸檬酸的生產供不應求，而且均以玉米、瓜干、糖蜜為原料，產品成本較高。本文的研究以蘋果罐頭、果汁果茶生產的廢料為原料，黑曲霉固態發酵，生產檸檬酸，其工藝筒單、設備投資少而且果渣經發酵后不僅能提取檸檬酸，還可產生大量的果膠酶，可用子果膠酶的提取，二是由于菌體的繁殖，蛋白質含量增加，可做飼料。
影響檸檬酸酸發酵的因素是多方面的，包括碳源、氮源和生長因子、無機鹽等，以及相互之間的比例和培養基質中整個營養物質的濃度；產酸刺激物可以促進產酸率的提高；還有一些非營養性因子如pH、溫度、通風量等。工藝條件是檸檬酸發酵能否成功的關鍵因素之一，合適的工藝條件可大大提高檸檬酸發酵水平，其中又以通氣、攪拌對發酵影響最為顯著。因此有必要對這些因素進行具體詳細的研究。近年來，隨著國內經濟的持續發展，市場對檸檬酸的需求也在增加。我國是檸檬酸生產大國，總產量達20萬t/a，其中70%出口國外。因此。采用先進技術改進生產方法，可以降低成本，增加產量，提高產品出口創匯能力。利用固定化細胞連續發酵檸檬酸，是目前研究較多，并初見成效的新技術。本發明以玉米糖液為碳源，對此技術進行了研究。

發明內容
本發明提供了一種利用固定化黑曲霉發酵玉米糖液制備檸檬酸的方法，本發明以黑曲霉為出發菌株，利用PVA復合凝膠包埋黑曲霉的孢子及菌絲體。固定后的細胞經過一系列預培養，用于發酵玉米糖液生產檸檬酸。一種利用固定化黑曲霉發酵玉米糖液制備檸檬酸的方法，其特征在于發酵時，300HiL三角瓶中放入50 mL發酵培養基，加入10 g固定化黑曲霉進行預培養后，在一定溫度下，以一定轉速的培養。步驟I所述的發酵培養基的制備一定量的玉米糖液8 IOBx (濃度以勃力克斯比重計表示，簡寫Bx)，加麩皮O. 5 g/100 mL。步驟2所述的玉米粉按δμ/g比例加入耐高溫淀粉酶，再加約4倍重量水，95°C溫度下，液化30 min，冷卻調整至所需濃度備用。步驟I所述的固定化細胞預培養的方法將固定化黑曲霉載體浸泡在糖液濃度3 4 Bx發酵培養基中，搖瓶培養24 h。至孢子開始萌發時，停止培養。將培養基與載體分離，載體待用。步驟4所述的細胞固定化方法將10% (w/v)聚合度1780的聚乙烯醇(PVA)溶液加入l%(w/v)硼砂，3% (w/v)的甘油混合成復合凝膠。復合凝膠冷卻到30°C，加入定量的菌絲體及孢子懸浮液，混勻，-40°C成型，制成5. O mmX5.0 mmX5.0 mm的固定化黑曲霉
載體方塊備用。步驟I所述的玉米糖液最佳濃度為14 Bx0步驟I所述的最佳發酵溫度為36°C。步驟I所述的最佳發酵轉速為240 rpm。本發明的有益效果在于本發明以玉米糖液為碳源，對此技術進行了研究。利用固定化細胞連續發酵檸檬酸，是目前研究較多，并初見成效的新技術。
具體實施例方式下面的實施例對本發明作詳細說明，但對本發明沒有限制。 本發明所用的菌株為黑曲霉，購買于ACCC，編號為ACCC30333。實施例I
本實施案例說明不同玉米糖液濃度對檸檬酸產量的影響，以不同濃度的玉米糖液為底物(8 16Bx)，pH4. 5-5. 0，溫度35°C，250 r/min轉速下，發酵64 h，觀察玉米糖液濃度對檸檬酸產量的影響。結果如表I所示。由表I可見，在糖液濃度為8-14BX范圍內對產酸影響很大，檸檬酸濃度和總酸轉化率逐漸增加。而超過14Bx時，產酸變慢，而且總酸轉化率開始下降。因此，本實驗研究選定最適宜糖度為14 Bx0
表I不同玉米糖液濃度對檸懞酸產量的影響
糖度(Bx) S 10 12 14 1618
發酵吋間(H) 64 64 64 64 6464
檸懞酸(g/L) 72 88 108 132 138143
總酸轉化率 95.34 96Λ2 9634 9824 94J793A2實施例2
本實施案例說明不同溫度對檸檬酸產量的影響，根據菌種特性介紹，我們觀察了溫度對檸檬酸產量的影響。調整發酵溫度32°C -38°C，實施案例在恒定搖瓶轉速250 r/min,初始pH4. 5 5.0，糖度為14 Bx條件下進行。結果如表2所示。由表2可知，溫度過高或過低均影響檸檬酸產量及總酸轉化率，當溫度為36°C時，檸檬酸濃度和總酸轉化率最高，分別為136 g/L和98. 26%，因此最佳發酵溫度選擇為35。。。
_表2不同溫度對梓懞酸產量的影響_
溫度 CO 30 32 34 36 38 40 檸懞酸 CgL) 128 129 130 136 132 127 總酸轉化率 95—74 96—45 96.21 98.26 94—25 93—42實施例3
本實施案例說明不同搖瓶轉速對檸檬酸發酵的影響，黑曲霉作為好氧菌其溶氧水平是決定其生產代謝的關鍵所在。搖瓶階段，影響溶氧的主要因素便是轉速。根據以上條件，我們確定在14 Bx玉米糖液發酵培養基中，加入IOg固定化黑曲霉細胞，控溫36°C培養64 h，測定其不同轉速下產酸，結果見表3。由表3可知，搖瓶轉速對發酵產酸具有極大的影響，是控制檸檬酸發酵最關鍵的參數之一。在低轉速下，顯微觀察菌球形成緩慢。結合轉速與工藝控制的可能，再配合產酸與總酸轉化率，選定最適搖瓶轉速在240 r/min。
表3不同搖瓶轉速對利用黒曲霉進行檸檬酸發酵的影晌
權利要求
1.一種利用固定化黑曲霉發酵玉米糖液制備檸檬酸的方法，其特征在于發酵時，300mL三角瓶中放入50 mL發酵培養基，加入10 g固定化黑曲霉進行預培養后，在一定溫度下，以一定轉速的培養。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發酵培養基的制備一定量的玉米糖液8 10Bx，加麩皮 0. 5 g/100 mL。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，玉米粉按5M/g比例加入耐高溫淀粉酶，再加約4倍重量水，95°C溫度下，液化30 min，冷卻調整至所需濃度備用。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，固定化細胞預培養的方法將固定化黑曲霉載體浸泡在糖液濃度3 4 Bx發酵培養基中，搖瓶培養24 h ;至孢子開始萌發時，停止培養；將培養基與載體分離，載體待用。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，細胞固定化方法將10%聚合度1780的聚乙烯醇溶液加入1%硼砂，3%的甘油混合成復合凝膠；復合凝膠冷卻到30°C，加入定量的菌絲體及孢子懸浮液，混勻，_40°C成型，制成5.0 mmX5.0 mmX5.0 mm的固定化黑曲霉載體方塊。
6.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，玉米糖液濃度為14Bx0
7.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發酵溫度為36°C。
8.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，發酵轉速為240rpm。
全文摘要
本發明提供了一種利用固定化黑曲霉發酵玉米糖液制備檸檬酸的方法，本發明以黑曲霉為出發菌株，利用PVA復合凝膠包埋黑曲霉的孢子及菌絲體。固定后的細胞經過一系列預培養，用于發酵玉米糖液生產檸檬酸。
文檔編號C12R1/685GK102851328SQ20121031192
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者金雅新 申請人:太倉市茂通化建有限公司