[发明专利]一种利用豆粕水解液发酵生产L-乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种利用豆粕水解液发酵生产L-乳酸的方法。

背景技术

L-乳酸是21世纪最具应用潜力的有机酸之一。L-乳酸及其衍生物既是重要的有机化工原料，又是重要的精细化学品，被广泛应用于食品、农业、环保、医药、饲料、日用品、化工等领域。发酵法生产L?乳酸的菌种主要有乳酸杆菌属(Lactobacillus)和根霉属(Rhizopus)。用根霉发酵生产L?乳酸为好氧发酵，存在工艺能耗大、糖利用率低等缺点。采用乳酸菌发酵生产L?乳酸具有糖利用率高、不耗氧、能耗低、设备简单、操作方便等优点，在乳酸工业中具有广阔的发展前景。

目前国外关于L?乳酸发酵的研究主要集中在连续发酵及发酵与分离技术相偶联，如Li 等将电渗析与双极膜电渗析技术相结合，能及时分离乳酸，控制pH 值。Gao 等使用连续电渗析发酵装置，L?乳酸产率、得率分别达到8.18 g/(L?h)和0.69 g/g。连续发酵可以消除产物抑制，大幅度提高L?乳酸的生产效率，但应用于大规模生产还不够成熟。国内采用乳酸菌发酵生产L?乳酸的研究以分批发酵为主，如乐晓洁等通过培养基优化，L?乳酸产量达到103 g/L。闫智慧等用氨水中和乳酸，L?乳酸浓度、产率分别达到136.8 g/L 和1.71g/(L?h). 李剑等在培养基中添加多种氨基酸及生长因子，L?乳酸产量、得率及产率分别达到140.3 g/L, 0.94g/g 和1.95 g/(L?h)。Bai 等应用恒速流加发酵策略，L?乳酸产量、得率及产率分别达到210 g/L，0.97 g/g 和2.2 g/(L?h)。以上研究存在的不足是培养基成分比较复杂，其中包括酵母粉、蛋白胨等高成本原料。Kwon 等的研究表明，乳酸发酵中酵母粉等氮源的成本占总发酵成本的30%左右。

发明内容

本发明提供了一种利用豆粕水解液发酵生产L-乳酸的方法，本发明以干酪乳杆菌为出发菌株，通过厌氧发酵法生产L?乳酸，本发明确定了最佳接种量、发酵温度和pH 调节剂，考察了初始葡萄糖浓度对L?乳酸生产的影响。

1.      一种添加不同中和剂发酵生产L-乳酸的方法，其特征在于发酵时，接入一定量的种子培养基到发酵培养基，在添加一定的中和剂条件下发酵，在一定的发酵温度下培养34 h。

2.      根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发酵培养基(%)：工业葡萄糖3-18.5，豆粕水解液(干重) 2.5，玉米浆1.0，调节pH 为6.25，110℃灭菌20 min。

3.      根据权利要求1所述的方法，其特征在于，种子培养基(%)：葡萄糖3，酵母粉1，蛋白胨1.5，磷酸二氢钾0.1，硫酸铵0.5，轻质碳酸钙2.0，调节pH为6.25，110℃灭菌20 min。

4.      根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接种量及培养温度的确定采用摇瓶实验，250 mL摇瓶装液量100 mL。摇床转速为150 r/min，pH 调节剂为2 g CaCO₃，单独灭菌，在接种时无菌加入。

5.      根据权利要求1所述的方法，其特征在于单独采用25％ 的氨水每12 h定期滴加，使发酵过程中的pH值维持在6.0左右，其对菌株生长和产酸没有添加CaCO₃效果好。

6.      根据权利要求1所述的方法，其特征在于其他发酵过程均在5 L发酵罐内进行，装液量3.5 L，搅拌转速200 r/min. 由蠕动泵分别将浓度为50%的CaCO₃乳液、50%的Ca(OH)₂乳液、25%的氨水自动加入发酵罐内，使pH值稳定在6.25。

7.      根据权利要求1所述的方法，其特征在于最佳接种量为12%。

8.      根据权利要求1所述的方法，其特征在于最佳培养温度为42℃。

9.      根据权利要求1所述的方法，其特征在于pH调节剂采用Ca(OH)₂。

10.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于初始葡萄糖浓度最佳为70 g/L。

本发明的有益效果在于：本发明以干酪乳杆菌为出发菌株，通过厌氧发酵法生产L?乳酸，本发明确定了最佳接种量、发酵温度和pH 调节剂，考察了初始葡萄糖浓度对L?乳酸生产的影响。

附图说明

图1 不同接种量对干酪乳杆菌产L-乳酸的影响。

图2 不同温度对干酪乳杆菌产L-乳酸的影响。