专利名称：一种生物菌群联合发酵生产柠檬酸的方法
技术领域：
本发明涉及一种柠檬酸的生产方法，具体地说是一种生物菌群联合发酵生 产柠檬酸的方法。
背景技术：
柠檬酸又名枸橼酸，其分子式为C6H807，分子量为192.12，学名a-羟基 丙垸三羧酸，溶于水、乙醇和乙醚，是生物体主要代谢产物之一。它有两种形 式1、水合物IO(TC时融解，密度1.542g/cm3(18°C); 2、无水物无色晶体 或粉末，熔点153。C，有强酸味。柠檬酸主要应用于食品工业，作为食品的酸味 料和油脂的抗氧化剂，其次用于医药工业、塑料工业等。
目前，柠檬酸产业在我国有机酸行业中占有重要的位置，国内的拧檬酸生产 量占世界产量的60%以上。柠檬酸属于高耗能的发酵产品，国内一般以玉米为原 料，经过预处理，发酵生产柠檬酸，其生产工艺为玉米一粉碎一调浆一淀粉
酶高温液化一发酵灭菌一黑曲霉发酵一柠檬酸提取，这种生产方法的不足在于
由于在生产过程中，淀粉酶高温液化采用蒸汽瞬间加热技术，其对营养成分的 破坏力较大，导致液化不彻底，有残留糊精，微生物对玉米淀粉不能完全利用，
从而致使原料的利用率在95%以下，残留总糖在1.5%以上，造成了巨大的粮食 消耗和能源浪费，增加了企业的生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种粮食利用率达到98%以上，残糖含量在0.5%以 下，节约粮耗，能提高柠檬酸的产率的生物菌群联合发酵生产柠檬酸的方法。为了达到以上目的，本发明所釆用的技术方案是该一种生物菌群联合发 酵生产柠檬酸的方法，其特征在于它包括以下步骤制成
(1) 、枯草杆菌(Bacillus subtilis)的培养取产淀粉酶枯草芽孢杆菌， 接种于20%土豆固体培养基中，在28'C条件下培养24小时，挑取单菌落，接种 于20%土豆液体培养基中，在28'C条件下摇瓶振荡培养24小时，与玉米粉液体 培养基按体积比1: 10接种于种子罐中，在28'C条件下通气搅拌24小时；
(2) 、黑曲霉(Aspergillus niger)的培养取黑曲霉，接种于20%土豆 固体培养基中培养72小时，挑取单菌落，接种于麸曲培养基中，在28。C条件下 培养10天，再将培养好的麸曲菌种，接种于玉米粉液体培养基种子罐中，在温 度28-38。C、通风比为0. lvvm和搅拌转速为50-120rpm的条件下，培养24小时；
(3) 、把玉米粉碎后，按质量比1: 3与水混合，在发酵罐中高温灭菌30 分钟，冷却至35i:-38。C;
(4) 、取步骤(1)和(2)制得的培养物，共同接种于发酵罐中，在温度 为28°C-38°C、通风比为0. 1-0. 15vvm和搅拌转速为50-120rpm的条件下，发酵 60小时，即可提取拧檬酸。
柠檬酸含量的检测
一般检测发酵过程中的总酸，采用0. 1429mol/L NaOH溶液滴定发酵过滤 清液，取发酵液lml，滴入酚酞试剂2-3滴，用上述NaOH溶液滴定至溶液变浅 红色，所用的NaOH的量即是发酵液中柠檬酸含量。
玉米转化率(％):黑曲霉生成柠檬酸的克数与消耗糖的克数之比的百分数。
消耗糖消耗玉米质量乘玉米淀粉含量。
残糖测定采用费林试剂法。 采用上述检测方法，对本发明进行试验摇瓶试验取产淀粉酶枯草芽孢杆菌和黑曲霉，分别接种于20%土豆固体培
养基中，在28度条件下分别培养24小时和72小时，分别选取单菌落，分别接 种于20%土豆液体培养基和10%玉米粉液体培养基中，枯草芽孢杆菌在28度条 件下培养24小时，以5%接种量接种于产柠檬酸黑曲霉摇瓶中，摇瓶震荡培养 52小时，检测柠檬酸产率和残余糖液量。根据十批次的相同条件下的摇瓶试验， 拧檬酸产率平均为99. 5%，残糖量为0. 43%。
共同试验取产淀粉酶枯草芽孢杆菌和黑曲霉，分别接种于20%土豆固体 培养基中，在28度条件下分别培养24小时和72小时，分别选取单菌落，共同 接种于10%玉米粉液体培养基中，摇瓶震荡培养52小时，检测柠檬酸产率和残 余糖液量。根据十批次的相同条件下的摇瓶试验，柠檬酸产率平均为99. 2%，残 糖量为0.55%。该实验说明两者基本共存，互不干扰，属于竞争性共存。
经试验得知，在合适条件下，两种菌种共生共存，相互利用，达到生物平 衡状态，玉米利用率在98%以上，残余糖液小于0.5%。
本发明的有益效果在于由于本发明不采用高温液化，而是直接将粉碎后 的玉米调浆灭菌，在发酵罐中利用产淀粉酶枯草芽孢杆菌生产的淀粉酶，直接 将玉米粉进行液化，液化后的糖液供黑曲霉发酵生产柠檬酸，使粮食利用率达 到98%以上，残糖含量在0.5%以下，节约粮耗，提高了柠檬酸的产率，提高了 企业的生产效益。
具体实施例方式
实施例1:
该一种生物菌群联合发酵生产柠檬酸的方法，其特征在于它包括以下步 骤制成
(1)、枯草杆菌的培养取产淀粉酶枯草芽孢杆菌，接种于20%土豆固体培养基中，在28t条件下培养24小时，挑取单菌落，接种于20%土豆液体培养基 中，在28。C条件下摇瓶震荡培养24小时，与20%玉米粉液体培养基按体积比1: 10接种于5立方种子罐中，在28。C条件下通气搅拌24小时；
(2) 、黑曲霉的培养取黑曲霉，接种于20%土豆固体培养基中培养72小 时，挑取单菌落，接种于麸曲培养基中，在28'C条件下培养10天，再将培养好 的麸曲菌种，接种于10立方10%玉米粉液体培养基种子罐中，在温度28-38°C、 通风比为0. lvvm和搅拌转速为50-120rpm的条件下，培养24小时；
(3) 、把20吨玉米粉碎后，加水调浆成80立方，加入120立方发酵罐中 高温灭菌30分钟，冷却至35"-38°C;
(4) 、取步骤(1)和(2)制得的培养物，共同接种于120立方发酵罐中， 在温度为28。C-38。C、通风比为0. 1-0. 15vvm和搅拌转速为50-120rpm的条件下， 发酵60小时，即可提取柠檬酸。
经连续十批次的发酵生产，柠檬酸平均产率在99. 5%以上，残糖量降至0. 43% 以下。
权利要求
1、一种生物菌群联合发酵生产柠檬酸的方法，其特征在于它包括以下步骤制成(1)、枯草杆菌的培养取产淀粉酶枯草芽孢杆菌，接种于20％土豆固体培养基中，在28℃条件下培养24小时，挑取单菌落，接种于20％土豆液体培养基中，在28℃条件下摇瓶振荡培养24小时，与玉米粉液体培养基按体积比1∶10接种于种子罐中，在28℃条件下通气搅拌24小时；(2)、黑曲霉的培养取黑曲霉，接种于20％土豆固体培养基中培养72小时，挑取单菌落，接种于麸曲培养基中，在28℃条件下培养10天，再将培养好的麸曲菌种，接种于玉米粉液体培养基种子罐中，在温度28-38℃、通风比为0.1vvm和搅拌转速为50-120rpm的条件下，培养24小时；(3)、把玉米粉碎后，按质量比1∶3与水混合，在发酵罐中高温灭菌30分钟，冷却至35℃-38℃；(4)、取步骤(1)和(2)制得的培养物，共同接种于发酵罐中，在温度为28℃-38℃、通风比为0.1-0.15vvm和搅拌转速为50-120rpm的条件下，发酵60小时，即可提取柠檬酸。
全文摘要
本发明公开了一种生物菌群联合发酵生产柠檬酸的方法，其特征在于它包括以下步骤制成(1)枯草杆菌的培养；(2)黑曲霉的培养；(3)把玉米粉碎后，按质量比1∶3与水混合，在发酵罐中高温灭菌30分钟，冷却至35℃-38℃；(4)取步骤(1)和(2)制得的培养物，共同接种于发酵罐中，在温度为28℃-38℃、通风比为0.1-0.15vvm和搅拌转速为50-120rpm的条件下，发酵60小时，即可提取柠檬酸。该生物菌群联合发酵生产柠檬酸的方法，使粮食利用率达到98％以上，残糖含量在0.5％以下，节约粮耗，提高了柠檬酸的产率，提高了企业的生产效益。
文档编号C12P7/40GK101538603SQ20091002039
公开日2009年9月23日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者刚 乔, 孙启华, 孟光兵, 张洪雁 申请人:莱芜泰禾生化有限公司