本发明涉及生物发酵，尤其涉及一种生产柠檬酸的方法。
背景技术：
1、海带(laminaria japonica)，是一种生长在低温海水中的褐藻植物，属于褐藻门(phaeophyta)、海带目(laminariaceae)、海带属(laminaria)的一种大型海藻，是我国主要海藻养殖品种之一，具有非常重要的生态价值和经济价值，是重要的海洋生物资源。我国在海带种植业的规模和产量均处于世界领先水平，并且已形成了以甘露醇、褐藻胶、碘为主要产品的工业体系，然而在以上体系中，超过一半以上的海带成份成为废弃物。这种废弃物中含有大量有机质和营养盐，其诱发的水体富营养化以及赤潮极大地影响和破坏了海洋渔业经济及生态环境。这不仅是对有限自然资源的浪费，并且会伴生严重的环境污染。
2、海带渣是工业提胶的剩余产品，经过筛选、除杂、粉碎混合，采用低温干燥、超微粉碎加工制成；为具有海带特殊腥味的褐色或浅绿色的粉末。由于海带渣中含有丰富的蛋白质、纤维、多糖及多种微量元素，因此海带渣多用于动物饲料添加剂、农用肥料。随着技术发展，海带渣也用作膳食纤维原料、作油污吸附剂、利用海带渣生产乙醇、调味酱、提取岩藻聚糖、作工业原料等多个方面。
3、柠檬酸，又名枸橼酸，分子式为c6h8o7，是一种重要的有机酸，为无色晶体，无臭，有很强的酸味，易溶于水。目前，柠檬酸的生产方法以发酵法为主。柠檬酸及盐类是发酵行业的支柱产品之一，主要用于食品工业，如酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、除腥脱臭剂、风味增进剂、胶凝剂、调色剂等。在食品添加剂方面主要用于碳酸饮料、果汁饮料、乳酸饮料等清凉饮料和腌制品，其需求量受季节气候的变化而有所变化。柠檬酸约占酸味剂总消耗量的2/3。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种生产柠檬酸的方法。本发明对在原料处理时产生的废弃碱液进行二次利用，节约资源，减少污染。
2、在第一方面，本发明提供了一种生产柠檬酸的方法，包括如下步骤：
3、(1)将海带渣用碱溶液处理，分离得到固形物a与清液a；
4、(2)将所述固形物a调浆、调节ph值至弱酸性，得到浆料；
5、(3)对所述浆料进行酶解；
6、(4)对步骤(3)酶解后的浆料进行灭菌；
7、(5)向步骤(4)中灭菌后的浆料加入菌种，进行发酵，得到柠檬酸。
8、在一些实施方式中，在对海带渣用碱溶液处理之前，对海带渣进行过筛处理，所述过筛的网筛目数为50～100目；优选为65～75目，例如为50目、55目、60目、65目、70目、75目、80目、85目、90目、95目、100目。
9、在一些实施方式中，所述过筛的网筛目数为65～75目。
10、在一些实施方式中，所述过筛的网筛目数为70目。
11、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述海带渣与所述碱溶液的固液比为1:(4～10)，例如1:4、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10。
12、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述海带渣与所述碱溶液的固液比为1:(4～6)。
13、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述海带渣与所述碱溶液的固液比为1:5。
14、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述碱溶液的浓度为0.7～1.2％，w/v；例如为0.7％、0.9％、1.1％、1.2％。
15、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述碱溶液的浓度0.9～1.1％。
16、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述碱溶液的浓度为1％。
17、在一些实施方式中，所述碱溶液为naoh溶液和/或koh溶液。
18、在一些实施方式中，步骤(1)中，碱溶液处理的温度为110～130℃，例如为110℃、115℃、120℃、125℃、130℃。
19、在一些实施方式中，步骤(1)中，碱溶液处理的温度为115～125℃。
20、在一些实施方式中，步骤(1)中，碱溶液处理的温度为120℃。
21、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述碱溶液处理的时间为40～80分钟，例如为40分钟、50分钟、60分钟、70分钟、80分钟。
22、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述碱溶液处理的时间为55～65分钟。
23、在一些实施方式中，步骤(1)中，所述碱溶液处理的时间为60分钟。
24、在一些实施方式中，步骤(2)中，所述调浆的过程中，所述固形物a与水的固液比为1:(2～4)，例如为1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4。
25、在一些实施方式中，步骤(2)中，所述调浆的过程中，所述固形物a与水的固液比为1:(3～3.5)。
26、在一些实施方式中，步骤(2)中，所述调浆的过程中，所述固形物a与水的固液比为1:3.33。
27、在一些实施方式中，步骤(2)中，所述调浆的过程中，所述固形物a与水的固液比为1:(10/3)。
28、在一些实施方式中，步骤(2)中，调节ph值的试剂为h3po4、盐酸、硫酸中的一种或多种。
29、在一些实施方式中，调节ph值至5.0～6.0，例如为5.0、5.2、5.4、5.6、5.8、6.0。
30、在一些实施方式中，调节ph值至5.4～5.6。
31、在一些实施方式中，调节ph值为5.5。
32、在一些实施方式中，步骤(3)中，所述酶解的步骤包括：
33、将所述浆料和酶a进行第一酶解，再加入酶b进行第二酶解。
34、在一些实施方式中，所述酶a为复合酶。
35、在一些实施方式中，所述酶a包括纤维素酶、纤维二糖酶、木聚糖酶和海藻多糖水解酶。其中，在酶解过程中以纤维素酶为主，其他酶为辅。
36、在一些实施方式中，酶b为淀粉酶。
37、在一些实施方式中，每公斤海带渣中酶a的用量为3600～4800u；
38、其中每公斤海带渣添加纤维素酶1600u～2000u(例如1600u、1650u、1700u、1750u、1800u、1850u、1900u、1950u、2000u)、纤维二糖酶1000u～1400u(例如1000u、1050u、1100u、1150u、1200u、1250u、1300u、1350u、1400u)、木聚糖酶800u～1000u(例如800u、850u、900u、950u、1000u)、海藻多糖水解酶200u～400u(例如200u、230u、260u、290u、320u、350u、380u、400u)。
39、在一些实施方式中，每公斤海带渣添加纤维素酶1750～1850u、纤维二糖酶1150～1250u、木聚糖酶850～950u、海藻多糖水解酶250～350u。
40、在一些实施方式中，每公斤海带渣添加纤维素酶1800u、纤维二糖酶1200u、木聚糖酶900u、海藻多糖水解酶300u。
41、在一些实施方式中，所述酶b的添加量为每公斤海带渣添加酶b1800u～2400u，例如为1800u、1900u、2000u、2050u、2100u、2150u、2200u、2250u、2300u、2350u、2400u。
42、在一些实施方式中，所述酶b的添加量为每公斤海带渣添加酶b2000～2200u。
43、在一些实施方式中，所述酶b的添加量为每公斤海带渣添加酶b为2100u。
44、在一些实施方式中，第一酶解、第二酶解的温度各自独立地为45～55℃，例如为45℃、47℃、49℃、51℃、53℃、55℃。
45、在一些实施方式中，第一酶解、第二酶解的温度各自独立地为48～52℃。
46、在一些实施方式中，第一酶解、第二酶解的温度各自独立地为50℃。
47、在一些实施方式中，第一酶解的温度为45～55℃，例如为45℃、47℃、49℃、51℃、53℃、55℃。
48、在一些实施方式中，第一酶解的温度为50℃。
49、在一些实施方式中，第二酶解的温度为45～55℃，例如为45℃、47℃、49℃、51℃、53℃、55℃。
50、在一些实施方式中，第二酶解的温度为50℃。
51、在一些实施方式中，第一酶解的时间为22～26小时，例如为22小时、23小时、24小时、25小时、26小时。
52、在一些实施方式中，第一酶解的时间为23～25小时。
53、在一些实施方式中，第一酶解的时间为24小时。
54、在一些实施方式中，第二酶解的时间为15～30分钟，例如为15分钟、20分钟、25分钟、30分钟。
55、在一些实施方式中，第二酶解的时间为18～22分钟。
56、在一些实施方式中，第二酶解的时间为20分钟；
57、在一些实施方式中，步骤(4)中，所述灭菌的温度为110～120℃，例如为110℃、112℃、114℃、116℃、118℃、120℃。
58、在一些实施方式中，步骤(4)中，所述灭菌的温度为112～117℃。
59、在一些实施方式中，步骤(4)中，所述灭菌的温度为115℃。
60、在一些实施方式中，所述灭菌的时间为15～25分钟，例如为15分钟、17分钟、19分钟、21分钟、23分钟、25分钟。
61、在一些实施方式中，所述灭菌的时间为18～22分钟。
62、在一些实施方式中，所述灭菌的时间为20分钟。
63、在一些实施方式中，步骤(5)中，发酵至还原糖低于0.5wt％时发酵结束。
64、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述菌种为发酵产柠檬酸菌种。
65、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述菌种为黑曲霉。
66、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述菌种的加入量为浆料总体积的5％～15％，例如为5％、7％、9％、11％、13％、15％。
67、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述菌种的加入量为浆料总体积的8～12％。
68、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述菌种的加入量为浆料总体积的10％。
69、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述发酵的温度为36～38℃，例如为36℃、36.5℃、37℃、37.5℃、38℃。
70、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述发酵的温度为37℃。
71、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述发酵在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速为300～600rpm，例如为300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm、550rpm、600rpm。
72、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述搅拌的转速为400rpm。
73、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述发酵的压力为0.08～0.12mpa，例如为0.08mpa、0.09mpa、0.1mpa、0.11mpa、0.12mpa。
74、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述发酵的压力为0.09～0.11mpa。
75、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述发酵的压力为0.1mpa。
76、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述发酵的通气量为0.4～0.5v/vm，例如为0.4v/vm、0.41v/vm、0.42v/vm、0.43v/vm、0.44v/vm、0.45v/vm、0.46v/vm、0.47v/vm、0.48v/vm、0.49v/vm、0.5v/vm。
77、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述发酵的通气量为0.43～0.48v/vm。
78、在一些实施方式中，步骤(5)中，所述发酵的通气量为0.45v/vm。
79、本发明通过添加复合酶对固形物a进行水解，将固形物a中的大分子糖、多糖降解为更容易利用的单糖、二糖，使得海带渣中的碳源充分水解，便于利用。
80、本发明通过添加蛋白酶对固形物a进行水解，将固形物a中的大分子蛋白降解为更容易利用的氨基酸、小分子肽，使得本发明中发酵所用培养基的营养更加丰富，便于利用。
81、本发明充分利用工业废弃物海带渣作为主原料，通过微生物的处理生成柠檬酸，所以不但合理地开发利用了自然资源，减少了由其产生的次生灾害，起到变废为宝、保护环境与生态平衡作用，同时又为生产柠檬酸提供了新的原料。