专利名称：微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及饲料添加剂生产领域，具体涉及一种微生物发酵法生产丙酸型饲料防霉剂的方法。
背景技术：
丙酸钙或丙酸铵是丙酸型防霉剂的主要成分，作为一种食品添加剂，是世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)批准使用的安全可靠的食品与饲料用防霉剂，在食品工业和畜牧养殖业中使用极为普遍，其对霉菌、酵母菌及细菌等具有广泛的抗菌作用。目前丙酸钙和丙酸铵的生产方法多为丙醛氧化法，然后将丙酸与氢氧化钙反应生成丙酸钙，或与氨水酸碱反应生成丙酸铵。丙醛氧化法工艺成熟，是目前生产最大的丙酸生产方法，但该方法有明显的缺点，如工艺流程复杂、设备繁多，对设备和管道材质的要求较高；反应条件苛刻，能耗高，对环境冲击大。
乳品源丙酸杆菌可以产生丙酸。通过微生物发酵可以生产很多的有机酸，如乳酸、 柠檬酸等，且已工业化大生产。此类方法具有生产条件温和，能耗低、环境冲击小的特点。而能生产丙酸及其盐的微生物主要包括乳品源的丙酸杆菌，它们能够利用糖类物质在缺氧的条件下生产大量的丙酸或丙酸盐；同时，乳品源丙酸菌本来用于奶酪的生产，被人们长期食用，因而是公认安全的有益微生物(GRAS) (Falentin et al. , 2010)。另外,利用廉价的糖类物质生产丙酸或其盐，其成本将大大低于由丙醛为原料的化学合成法。
本发明就是在这样的思路指导下开发出来的。发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种需要的设备少，工艺流程简单的微生物发酵法生产丙酸防霉剂的方法，以替代化学合成法。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是一种微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法，所述方法包括如下步骤利用乳品源丙酸菌的任意一种，进行固态发酵或液态深层发酵；发酵过程产生的丙酸与固态基中或液态培养基中的CaCO3反应得到丙酸钙；或者与在液态发酵过程流加的氨水直接反应生成丙酸铵；当丙酸盐含量达到10-30克每升或每千克时，发酵结束；将固态基料干燥即制成含丙酸钙的固体丙酸型防霉剂；或液体发酵液浓缩后即制成含丙酸氨的液体丙酸型防霉剂。
优选的，所述乳品源丙酸菌为费氏丙酸杆MQPropionibacterium freudenrei chi i ),或其亚种谢氏丙酸杆菌iPropionibacterium shermanil)以及其他乳品源丙酸菌中的任意一种。
优先的，所述液体培养基配方(种子基和发酵基)包括重量百分比为5%_10%葡萄糖、5%-10% 甘油、1%-3% 酵母粉、3%-5% CaCO3>O. 1%_0· 3%K2HP04，其他为水。初始 ρΗ6·5。
优先的，将丙酸杆菌厌氧培养制种，接入上述液体培养基，30°C培养24小时得到种子液。
优先的，将种子液体接种到液体培养基发酵后得到含丙酸钙或丙酸铵的发酵液； 接种到固态培养基发酵后得到含丙酸钙的固态基料。
优先的，所述将种子液接种到液体培养基的发酵罐中，接种量2 -5%，培养温度 30°C，密闭厌氧发酵3-4天。产生的丙酸与CaCO3反应生成丙酸钙。
优先的，所述将种子接种于固态培养基，接种量千分之5-10，于30°C静态发酵 4-6天。固态培养基含质量分数30-40%豆柏、5-10%糖蜜、5%-10%甘油、1%_2%乳酸钠、 3-5%CaC03，水分含量 40-50%。
优先的，所述液体发酵过程补充氨水，丙酸与氨水反应生成丙酸铵。
优先的，所述反应完全后，将滤液压缩，循环浓缩，将浓缩后的母液烘干、粉碎、包装，即得含丙酸钙防霉剂。
优先的，含丙酸铵的发酵液直接真空浓缩、均质为液体防霉剂母液，与其他成分复配后即成为含丙酸铵的液体防霉剂。或与赋形剂混合即为含丙酸铵固体丙酸型防霉剂。
优先的，固态发酵产生的丙酸与CaCO3反应生成丙酸钙并沉积在发酵基料中。发酵结束后将含丙酸钙的发酵基料直接干燥即得含丙酸钙的固态丙酸型防霉剂。
与现有化学法生产丙酸及其盐的技术相比，用本发明方法生产丙酸只需要很少设备，如一套发酵罐，接种丙酸菌进行发酵即可；工艺流程简单，方便易行。同时能耗低、原料来源广、价格低廉，因而大大降低生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样属于本申请所附后权利要求书限定的范围。
实施例I液体发酵生产含丙酸钙的防霉剂1)丙酸菌发酵菌种费氏丙酸杆菌iPropionibacterium freudenrei chi i ),或其亚种谢氏丙酸杆菌 {Propionibacterium shermanil)；培养基5%-10%葡萄糖、1%-3%酵母粉、3%-5% CaCO3>O. l%-0. 3%K2HP04，其他为水。初始 ρΗ6· 5 ；三角瓶培养接一环丙酸杆菌菌体到装有50ml培养基的三角瓶中，摇匀，厌氧培养 24-48小时天,作为种子液；2)发酵罐发酵条件将种子液接到发酵罐培养基中，接种量2%，培养温度30°C，密闭厌氧发酵4飞天。丙酸含量达10-30克/升，或以上。
发酵过程产生丙酸自动与培养基中的CaCO3反应得到丙酸钙；3)将发酵液泵入反应釜中，加过量的CaCO3，混合均匀，温度保持在7(T80°C。反应完全后，将发酵液(包括渣)吸入真空浓缩罐进行浓缩，并进行循环浓缩，得母液。用热风或真空干燥器将浓缩后的母液加入赋形剂如二氧化硅、烘干，粉碎、过筛、包装，即得固态的含丙酸钙的丙酸型防霉剂。
其中组分每公斤丙酸钙防霉剂丙酸钙及费氏丙酸杆菌发酵产物550克，其中丙酸钙300克，规格为80目的玉米芯粉和二氧化硅赋形剂共450克，其中玉米芯粉150克，二氧化娃300克。
实施例2液态发酵生产含丙酸铵的防霉剂一种微生物液体发酵法生产丙酸型防霉剂，其中组分每公斤丙酸型防霉剂含有丙酸铵以及费氏丙酸杆菌发酵产物550克，其中丙酸铵300克，规格为80目的玉米芯粉和二氧化硅赋形剂共450克，其中玉米芯粉150克，二氧化硅300克。
实施例2所述的微生物液态发酵法生产丙酸铵防霉剂的制备方法，包括如下步骤I)费氏丙酸杆菌先进行菌种制备。种子液培养基配方如下葡萄糖2%，酵母粉2%， K2HPO4 0.1%，pH6. 5，121°C灭菌20 30分钟，冷却至37°C，备用。厌氧培养3天，培养温度 30。。。
2)费氏丙酸杆菌的发酵培养，发酵培养基配方如下葡萄糖2%，酵母粉2%，K2HPO4O.1%，ρΗ6. 5，121°C灭菌20 30分钟，冷却至37。。。种子接种量为2% (v/v或者v/w)。密闭厌氧发酵4天，发酵温度30°C。
3)发酵过程中流加氨水，中和丙酸，生成丙酸铵。同时，流加氨水可以维持液体培养基的pH值，从而提高丙酸的产率。发酵结束时，丙酸铵含量可达10-30克/升以上。
4)发酵液经真空浓缩，浓缩10倍。加入乳化剂等即可获得含丙酸铵的液体防霉剂。
5)固态丙酸铵防霉剂。向550克浓缩液加入赋形剂450克，所述的赋形剂是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。混合并搅拌20分钟，使之充分混合与吸附。
6)将已经充分混合的固液混合物于90°C干燥，使残留水分彡13%。即得含丙酸铵的固态防霉剂。
实施例3一种微生物固态发酵法生产丙酸型防霉剂，其中组分每公斤丙酸型防霉剂含有丙酸钙75克，谢氏丙酸杆菌代谢产物以及培养基物料925克。
实施例3所述的微生物固态发酵法生产丙酸型防霉剂的制备方法，包括如下步骤I)谢氏丙酸杆菌先进行菌种制备。种子液培养基配方如下葡萄糖2%，酵母粉2%， K2HPO4 0.1%，pH6. 5，121°C灭菌20 30分钟，冷却至37°C，备用。厌氧培养3天，培养温度 30。。。
2)谢氏丙酸杆菌的发酵培养，发酵培养基配方如下麸皮50%，玉米浆粉O. 4%， CaC0310%,水40%,吐温800. 1%，121°C灭菌20 30分钟，冷却至37°C。种子接种量为5% (v/ V或者v/w)。厌氧固态发酵3天，发酵温度30°C。
3)将培养物于冷冻真空干燥，使残留水分< 13%。
实施例4固态发酵生产含丙酸钙的防霉剂1)丙酸菌发酵菌种费氏丙酸杆菌iPropionibacterium freudenrei chi i ),或其亚种谢氏丙酸杆菌 {Propionibacterium shermanil )；培养基5%-10%葡萄糖、1%-3%酵母粉、3%-5% CaCO3>O. l%-0. 3%K2HP04，其他为水。初始 ρΗ6· 5 ；三角瓶培养接一环丙酸杆菌菌体到装有50ml培养基的三角瓶中，摇匀，厌氧培养 24-48小时天,作为种子液；2)固态发酵。
固态发酵基配方固态培养基含质量分数40%豆柏、5%糖蜜、5%甘油、2%乳酸钠、 3%CaC03,水分含量 45%。。
固态发酵条件控制接种量千分之5-10，于30°C静态发酵4-6天。
3)固态含丙酸钙防霉剂制备。
固态发酵产生的丙酸与CaCO3反应生成丙酸钙并沉积在发酵基料中。发酵结束后将含丙酸钙的发酵基料直接干燥即得含丙酸钙的固态丙酸型防霉剂。
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法，其特征在于，利用乳品丙酸菌的任意一种，通过固态发酵或液态深层发酵生产丙酸及其盐，所述方法包括如下步骤制备乳品丙酸菌的液体种；接液体种于固态培养基或液体培养基进行发酵，生产丙酸；发酵过程产生的丙酸与固态基中或液态培养基中的CaCO3反应得到丙酸钙；或者在液体发酵过程流加氨水，与丙酸进行酸碱反应生成丙酸铵；当丙酸盐含量达到10-30克每升或每千克时，发酵结束。
2.如权利要求I所述的微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法，其特征在于，所述乳品源丙酸菌为费氏丙酸杆菌(Fropionibacterium freudenrei chi I),或其亚种谢氏丙酸杆菌iPropionibacterium shermanil)以及其他乳品丙酸菌中的任意一种，发酵是将丙酸杆菌厌氧培养制种，将种子接种到液体培养基发酵后得到发酵液；接种到固态培养基发酵后得到固态基料。
3.如权利要求2所述的微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法，其特征在于，所述的丙酸菌发酵是将丙酸杆菌接种到液体培养基中发酵，液体培养基配方包括重量百分比为 5%-10% 葡萄糖、5%-10% 甘油、1%-3% 酵母粉、3%-5% CaCO3>O. l%-0. 3%K2HP04,其他为水，初始 pH 6. 5。
4.如权利要求3所述的微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法，其特征在于，所述丙酸杆菌接入种子培养基后培养24小时得到种子液。
5.如权利要求2和3所述的微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法，其特征在于，所述将种子液接种到装液体培养基的发酵罐中，接种量2%，培养温度30°C，密闭厌氧发酵3-4 天，产生的丙酸与CaCO3反应生成丙酸钙。
6.如权利要求2所述的微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法，其特征在于，所述将种子接种于固态培养基，接种量千分之5-10，于30°C静态发酵4-6天，固态培养基含质量分数30-40%豆柏、5-10%糖蜜、5%-10%甘油、1-2%乳酸钠、3_5%CaC03，水分含量40_50%。
7.如权利要求I和3所述的微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法，其特征在于，所述液态发酵过程补充氨水，丙酸与氨水反应生成丙酸铵。
8.如权利要求5和7所述的微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法，其特征在于，所述反应完全后，将滤液压缩，循环浓缩，将浓缩后的母液烘干、粉碎、包装，即得成品含丙酸钙的丙酸型防霉剂。
9.如权利要求7所述的微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法，其特征在于，含丙酸铵的发酵液直接真空浓缩、均质为液体防霉剂母液，与其他成分复配后即成为含丙酸铵的液体防霉剂，或与赋形剂混合即为固体丙酸型防霉剂。
10.如权利要求6所述的微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法，其特征在于，固态发酵产生的丙酸与CaCO3反应生成丙酸钙并沉积在发酵基料中，发酵结束后将含丙酸钙的发酵基料直接干燥即得固态丙酸型防霉剂。
全文摘要
本发明提供一种微生物发酵法生产丙酸型防霉剂的方法，其方法为利用费氏丙酸杆菌(Propionibacteriumfreudenreichii)、谢氏丙酸杆菌(Propionibacteriumshermanil)或其他乳品丙酸菌中的任意一种进行固态发酵或液态深层发酵；发酵过程产生的丙酸与固态基中或液态培养基中的CaCO3反应得到丙酸钙；或者与液态发酵过程流加的氨水直接反应生成丙酸铵。将固态基料干燥即制成含丙酸钙的固体丙酸型防霉剂，或发酵液浓缩后即制成含丙酸氨的液体丙酸型防霉剂。由于所用菌种属于乳品丙酸菌，是公认安全的菌种，因此以本发明生产的丙酸盐与丙酸菌不用分离，可直接用于饲料、谷物防霉。与现有化学方法相比，用本发明方法生产丙酸型防霉剂具有原料来源广、生产条件温和、工艺流程简单、能耗低以及环境友好等优势。
文档编号C12P7/52GK102919551SQ20121047772
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者胡文锋, 胡锦艳, 庞旭, 朱剑锋 申请人:生物源生物技术(深圳)有限公司, 安佑(中国)动物营养研发有限公司