[发明专利]米根霉固态发酵薯渣生产乳酸新工艺

说明书

技术领域

本发明属于有机酸生产技术领域，特别是涉及乳酸的生产方法。

背景技术

乳酸是一种重要的有机酸，广泛存在于人体、动植物及微生物中。乳酸是世界公认的三大有机酸之一，是一种多用途的生物化工产品，乳酸、乳酸盐及其衍生物广泛用于食品、医药、饲料、化工、环保、农业等领域中。特别是用L一乳酸生产的聚乳酸(PLA)，除具有聚苯乙烯相似的光泽度和加工性能外，还具有生物可降解性，可用于生产生物降解塑料，为人类长期使用塑料制品所形成废弃物无法处理的难题提供了一种解决的方法，因此其应用前景十分看好。

国际乳酸需求以年均5-8％的速度持续增长，据日本有关专家预测，世界乳酸的潜在需求量可达百万吨级。显而易见，乳酸的市场前景十分看好；由于聚乳酸产量正在快速增加，因此对原料乳酸的需求量的急剧增长，这将极大地推动乳酸的工业化生产。于是有外国学者预言，在有机酸行业柠檬酸年消耗50万吨占主导地位必将有所改变，乳酸生产和需求量将会很块上升至第一位。

目前国内乳酸生产均采用液态发酵生产工艺，主要采用细菌和米根霉发酵两种生产方法；工业生产L-乳酸均以葡萄糖、淀粉为原料，生产成本高，在一定程度上限制了L-乳酸的应用，尤其是限制了聚乳酸作为可降解塑料在环保领域的应用。我国是甘薯生产大国，甘薯年产量约为1.5亿吨，甘薯渣是甘薯淀粉加工的下脚料，其淀粉含量较高，干燥薯渣淀粉含量一般在30～50％左右。薯渣在农村大部分被作为废渣，造成资源浪费，环境污染。因此，以淀粉含量高的薯渣为原料通过固态发酵生产L-乳酸，具有重要的经济和社会意义。采用薯渣为原料生产乳酸可以降低成本，减少环境污染，节约粮食提高农副产品利用率。因此以甘薯渣开发L-乳酸生产技术具有良好的开发应用前景。迄今尚未见到利用米根霉固态发酵薯渣生产乳酸的报道。

发明内容

本发明提供一种米根霉(Rhizopus oryzae)固态发酵生产L-乳酸的方法。

本发明的技术方案概述如下：

种子制备：采用产孢培养基从斜面种子逐级扩大培养获得：斜面30～36℃培养3～5天后接入装有产孢培养基的三角瓶或茄子瓶中培养，28～36℃培养70～90小时；根据种子接种量扩培后得到相应数量的米根霉孢子。

固态发酵培养：将米根霉种子转接入发酵容器中(三角瓶，曲盘或固态发酵罐)，发酵容器中装有总容积15-60％的固态发酵培养基，培养条件：培养温度28～36℃，湿度65～90％，发酵罐通气量10～20L/h，培养时间48～84小时。

本发明中发酵温度以30～36℃为宜，在此温度条件下，菌种发酵周期提前10～24小时，乳酸产量达到34％。

本发明中乳酸产量以甘薯渣干重为基准按照重量百分比计算，糖酸转化率是以淀粉糖含量为基准计算。

本发明中种子制备采用产孢培养基，组成比例为：马铃薯600g，葡萄糖60g，琼脂18g，碳酸钙10g，水1000mL，pH自然。

固态发酵培养基各组分种类及重量百分比如下：KH₂PO₄ 0％～0.4％，MgSO₄ 0％～0.8％，ZnSO₄ 0％～0.2％，MnCl₂ 0％～0.2％，碳酸钙添加量20～30％，速效碳源葡萄糖0.5～1.0％，无机氮源选择1％～2％的(NH₄)₂SO₄，其余为甘薯渣；水的添加量为上述组分总重量的60％～70％，pH自然。采用高温灭菌121℃，灭菌20～30分钟。

如说明书附图1所示，本发明中KH₂PO₄的较优添加量为0％～0.2％，ZnSO₄的合适添加量为0.4％～0.8％，MgSO₄合适添加量为0.1％～0.2％；MnCl₂合适添加量为0％～0.1％。本发明氮源选择1.5％的(NH₄)₂SO₄。

本发明中合适培养基组成为：MgSO₄0.2％，ZnSO₄0.05％，MnCl₂0.05％，碳酸钙30％，速效碳源葡萄糖0.5％，(NH₄)₂SO₄1.5％，其余为甘薯渣。