专利名称：一种柠檬酸的发酵生产方法
技术领域：
本发明属于生物发酵技术领域，具体涉及一种柠檬酸的发酵生产方法。
背景技术：
芭蕉芋(Carma Edulis Ker)是一种很有潜力的淀粉作物，又名旱藕、蕉藕、姜芋， 为蕉科美人蕉属的植物，原产于南美洲等地，喜温暖向阳环境，及耐寒又耐旱，适于深厚肥 沃的沙壤土生长。芭蕉芋淀粉颗粒粒径大，糊化温度低，糊化透明度好，直链淀粉含量高，其 分子量也很大，与马铃薯淀粉接近，其根茎含淀粉60%，蛋白质7. 7%，粗纤维3. 1 %。在亚 洲芭蕉芋已成为高价值淀粉的新原料。我国人多耕地少，以粮食为原料生产生物产品越来 越受到制约，但我国有丰富的非粮淀粉类资源，芭蕉芋就是其中的一种，利用芭蕉芋资源的 潜力很大。用芭蕉芋作为原料生产柠檬酸也拓展了柠檬酸原料选择上的空间。对于维护我 国粮食安全，缓解粮食危机带来的压力具有重要作用和战略意义。中国专利 88103430. 4，中国专利 200510003079. 4，中国专利 200910118892. 4 及中 国专利200910136128. X都公开了利用芭蕉芋生产酒精的方法，但利用芭蕉芋发酵生产柠 檬酸的方法还没有过。因此，需要发明一种利用芭蕉芋来发酵生产柠檬酸的方法。
发明内容
发明目的本发明的目的在于提供一种利用芭蕉芋为原料，发酵生产柠檬酸的方法。技术方案本发明提供的一种柠檬酸的发酵生产方法，其步骤为(1)称取芭焦芋干片，将其粉碎成芭蕉芋粉；(2)向芭蕉芋粉加水，调成芭蕉芋粉浆，使芭蕉芋粉的浓度为20 35g/ml ；(3)将芭蕉芋粉浆输进喷射液化装置，调节pH至5. 5 7. 0，按每克芭蕉芋粉5 15个酶活单位在芭蕉芋粉浆中加入高温α _淀粉酶，并进行液化，温度控制在85 125°C， 维持1 10个小时，使液化DE值为5 95% ；(4)将液化后的芭蕉芋粉浆过滤，保留滤清液；(5)将芭蕉芋粉浆滤清液通入发酵罐，加入滤清液体积0. 3 15%的有机氮源或 滤清液体积0. 01 2%的有机氮源；(6)将温度升至90 121 °C，灭菌15 30分钟，再降温至发酵温度35 38°C ；(7)将发酵菌种黑曲霉接入发酵罐中，并通风供氧，保持35 38°C的发酵温度至 发酵结束；(8)采用钙盐法提取发酵液中的柠檬酸。其中，芭蕉芋粉的细度应小于等于60目，有利于芭蕉芋粉浆的均勻调和。其中，有机氮源主要为花生饼粉、豆饼粉、酵母粉、蛋白胨、豆粕或玉米，优选豆粕 和玉米。其中，无机氮源主要为硫铵、碳铵或尿素。
其中，可以采用孢子或菌丝接种的方法接入黑曲霉。其中，发酵结束具体是指当发酵测得还原糖含量为零或接近零、产酸接近或超过 种后总糖。有益效果本发明采用非粮食作物为发酵原料，不仅大大地减少了生产成本，同时 还避免了粮食作物的过量消耗。此外，与粮食作物为原料的发酵方法相比，本发明发酵周期 更短，发酵指数更高，整个方法中产生的废渣还能用作动物的饲料，毫无环境污染，真正能 做到节能环保。
具体实施例方式实施例1 称取芭焦芋干片，将其粉碎成芭蕉芋粉，细度为50目；向芭蕉芋粉加水，调成芭蕉 芋粉浆，使芭蕉芋粉的浓度为23g/ml ；将芭蕉芋粉浆输进喷射液化装置，调节pH至6. 5，按 每克芭蕉芋粉10个酶活单位在芭蕉芋粉浆中加入高温α-淀粉酶，并进行液化，温度控制 在98°C，维持4个小时，使液化DE值为80% ；将液化后的芭蕉芋粉浆过滤，保留滤清液；将 芭蕉芋粉浆滤清液通入发酵罐，加入滤清液体积的豆饼粉作为有机氮源；将温度升至 98°C，灭菌30分钟，再降温至发酵温度35°C ；采用孢子接种法将发酵菌种黑曲霉接入发酵 罐中，并通风供氧，保持35°C的发酵温度至发酵结束；最后采用钙盐法提取发酵液中的柠 檬酸。据测试表明，在此条件下，发酵59小时，产酸为136g/L，转化率为96.9%，发酵指数 为 2. 31g/(L*h)。实施例2 称取芭焦芋干片，将其粉碎成芭蕉芋粉，细度为60目；向芭蕉芋粉加水，调成芭蕉 芋粉浆，使芭蕉芋粉的浓度为20g/ml ；将芭蕉芋粉浆输进喷射液化装置，调节pH至6.0，按 每克芭蕉芋粉15个酶活单位在芭蕉芋粉浆中加入高温α-淀粉酶，并进行液化，温度控制 在95°C，维持5个小时，使液化DE值为75% ；将液化后的芭蕉芋粉浆过滤，保留滤清液；将 芭蕉芋粉浆滤清液通入发酵罐，加入滤清液体积4%的玉米粉作为有机氮源；将温度升至 105°C，灭菌20分钟，再降温至发酵温度36°C ；采用菌丝接种法将发酵菌种黑曲霉接入发酵 罐中，并通风供氧，保持36°C的发酵温度至发酵结束；最后采用钙盐法提取发酵液中的柠 檬酸。据测试表明，在此条件下，发酵58小时，产酸为150g/L，转化率为95.8%，发酵指数 为 2. 59g/(L · h)0实施例3 称取芭焦芋干片，将其粉碎成芭蕉芋粉，细度为50目；向芭蕉芋粉加水，调成芭蕉 芋粉浆，使芭蕉芋粉的浓度为27g/ml ；将芭蕉芋粉浆输进喷射液化装置，调节pH至7.0，按 每克芭蕉芋粉10个酶活单位在芭蕉芋粉浆中加入高温α-淀粉酶，并进行液化，温度控制 在100°C，维持4个小时，使液化DE值为90% ；将液化后的芭蕉芋粉浆过滤，保留滤清液；将 芭蕉芋粉浆滤清液通入发酵罐，加入滤清液体积0. 7%的尿素作为无机氮源；将温度升至 90°C，灭菌30分钟，再降温至发酵温度36°C ；采用孢子接种法将发酵菌种黑曲霉接入发酵 罐中，并通风供氧，保持36°C的发酵温度至发酵结束；最后采用钙盐法提取发酵液中的柠 檬酸。据测试表明，在此条件下，发酵66小时，产酸为159g/L，转化率为95.7%，发酵指数 为 2.41g/(L · h)。
实施例4 称取芭焦芋干片，将其粉碎成芭蕉芋粉，细度为60目；向芭蕉芋粉加水，调成芭蕉 芋粉浆，使芭蕉芋粉的浓度为24g/ml ；将芭蕉芋粉浆输进喷射液化装置，调节pH至6. 5，按 每克芭蕉芋粉10个酶活单位在芭蕉芋粉浆中加入高温α-淀粉酶，并进行液化，温度控制 在98°C，维持6个小时，使液化DE值为85% ；将液化后的芭蕉芋粉浆过滤，保留滤清液；将 芭蕉芋粉浆滤清液通入发酵罐，加入滤清液体积1. 5%的硫酸铵作为无机氮源；将温度升 至105°C，灭菌30分钟，再降温至发酵温度35°C;采用菌丝接种法将发酵菌种黑曲霉接入发 酵罐中，并通风供氧，保持35°C的发酵温度至发酵结束；最后采用钙盐法提取发酵液中的 柠檬酸。据测试表明，在此条件下，发酵65小时，产酸为146g/L，转化率为99.3%，发酵指 数为 2. 25g/(L.h)。
权利要求
一种柠檬酸的发酵生产方法，其特征在于包括以下步骤(1)称取芭焦芋干片，将其粉碎成芭蕉芋粉；(2)向芭蕉芋粉加水，调成芭蕉芋粉浆，使芭蕉芋粉的浓度为20～35g/ml；(3)将芭蕉芋粉浆输进喷射液化装置，调节pH至5.5～7.0，按每克芭蕉芋粉5～15个酶活单位在芭蕉芋粉浆中加入高温α 淀粉酶，并进行液化，温度控制在85～125℃，维持1～10个小时，使液化DE值为5～95％；(4)将液化后的芭蕉芋粉浆过滤，保留滤清液；(5)将芭蕉芋粉浆滤清液通入发酵罐，加入滤清液体积0.3～15％的有机氮源或滤清液体积0.01～2％的有机氮源；(6)将温度升至90～121℃，灭菌15～30分钟，再降温至发酵温度35～38℃；(7)将发酵菌种黑曲霉接入发酵罐中，并通风供氧，保持35～38℃的发酵温度至发酵结束；(8)采用钙盐法提取发酵液中的柠檬酸。
2.根据权利要求1所述的柠檬酸的发酵生产方法，其特征在于步骤(1)中芭蕉芋粉的 细度小于等于60目。
3.根据权利要求1所述的柠檬酸的发酵生产方法，其特征在于步骤(5)有机氮源为花 生饼粉、豆饼粉、酵母粉、蛋白胨、豆粕或玉米。
4.根据权利要求1所述的柠檬酸的发酵生产方法，其特征在于步骤(5)无机氮源为硫 铵、碳铵或尿素。
5.根据权利要求1所述的柠檬酸的发酵生产方法，其特征在于步骤(7)中采用孢子或 菌丝接种的方法接入黑曲霉。
6.根据权利要求1所述的柠檬酸的发酵生产方法，其特征在于步骤(7)中发酵结束为 当发酵测得还原糖含量为零或接近零、产酸接近或超过种后总糖。
全文摘要
本发明公开了一种柠檬酸的发酵生产方法，其主要步骤为将芭蕉芋粉碎、调浆、喷射液化、过滤，然后将滤液发酵，最后提取柠檬酸。本发明采用非粮食作物为发酵原料，不仅大大地减少了生产成本，同时还避免了粮食作物的过量消耗。此外，与粮食作物为原料的发酵方法相比，本发明发酵周期更短，发酵指数更高，整个方法中产生的废渣还能用作动物的饲料，毫无环境污染，真正能做到节能环保。
文档编号C12R1/685GK101948880SQ20101024992
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者刘振强, 胡志杰, 蒋建伟, 邵建兵, 高金宝 申请人:宜兴协联生物化学有限公司