[发明专利]一种发酵制备柠檬酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发酵制备柠檬酸的方法。

背景技术

柠檬酸是目前可以用微生物代谢生产的重要有机酸，其用途非常广泛，主要用于食品工业，其次是医药、纺织、建筑等工业部门；在各种重要器材的清洗、除锈和日用化工等方面也有重要用途。

现有技术的柠檬酸发酵过程中，当将黑曲霉种子液培养成熟并移入发酵罐后，通常在发酵的整个过程中对发酵液的pH值不加控制，而在柠檬酸发酵液中，一方面，由于发酵原料（例如，玉米粉和甘薯粉等）中含有丰富的碳源、氮源，所以随着发酵菌种对发酵液中碳源、氮源地利用，以及柠檬酸和其他代谢产物的积累，会导致发酵液的pH值迅速下降；另一方面由于发酵液所用的原料各不相同（例如，原料的产地、品种、晾晒程度等），会导致发酵液pH值变化的差异性较大，从而导致黑曲霉菌体不能发挥其最佳效应，进而影响发酵菌种的代谢活动和柠檬酸的合成。

由此可见，发酵液的pH值是发酵过程控制的难点，也是导致发酵效率不稳定的重要因素，从而会影响柠檬酸的发酵酸度、发酵转换率和发酵强度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术在柠檬酸发酵过程中对发酵液pH值控制的不易，发酵效率不稳定，柠檬酸的发酵酸度低、发酵转化率低和发酵强度低的缺点，提供一种发酵制备柠檬酸的方法，以达到在发酵过程中对发酵液pH值的有效控制，稳定发酵效率，从而提高柠檬酸的发酵酸度、发酵转化率和发酵强度。

本发明的发明人发现，由于黑曲霉柠檬酸的发酵适宜在低pH值（一般pH值低于2.5）的条件下进行，所以现有技术对整个发酵过程的pH值不加控制，以致在发酵前期发酵液的pH值便迅速下降并接近2.2，甚至更低，但是，研究发现，黑曲霉的最适生长的pH值为2.8-4.5，而在发酵前期，黑曲霉正处于生长的对数期和其自身代谢的糖化酶体系发挥作用的关键时期，较低的pH值严重地影响了黑曲霉的生长和代谢活动，所以采用现有技术生产柠檬酸，柠檬酸的发酵效率不稳定，发酵酸度、发酵转化率和发酵强度较低的一个重要原因是在发酵前期发酵液的pH过低，一方面，使正处于生长对数期的黑曲霉的生长受到了抑制，从而导致了菌体生长不足和菌体早衰，影响了柠檬酸的发酵酸度、发酵转化率和发酵强度及后续对柠檬酸的压滤、中和提取等程序；另一方面，此阶段内主要依靠发酵菌种自身代谢的糖化酶体系将发酵液进行糖化，因此，过低的pH值也影响了其自身代谢的糖化酶体系对发酵液进行有效地糖化，从而导致了原料的利用率过低。因此，在发酵前期对发酵液的pH值进行适当的调节，使其有利于菌体的生长和自身代谢糖化酶体系作用的发挥，可有效地稳定发酵效率，从而提高柠檬酸的发酵酸度、发酵转化率和发酵强度。

因此，本发明提供了一种发酵制备柠檬酸的方法，该方法包括，在生成柠檬酸的条件下，将黑曲霉接种到发酵培养基中进行发酵并产生柠檬酸，其中，在发酵前期对发酵液的pH值进行调节，并维持所述发酵液的pH值不低于2.8；所述发酵前期为将黑曲霉接种到发酵培养基中开始至发酵20小时的时间段。

优选地，维持所述发酵液的pH值为2.8-4.5，更优选地，维持所述发酵液的pH值为3.0-3.5。

通过上述技术方案来生产柠檬酸，实现了在发酵前期对发酵液pH值的有效控制，保证了菌体的正常生长和自身代谢的糖化酶体系作用的发挥，从而稳定了发酵效率，有效地提高了柠檬酸的发酵酸度、发酵转化率和发酵强度。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

根据本发明，所述柠檬酸制备的方法包括在生成柠檬酸的条件下，将黑曲霉接种到发酵培养基中进行发酵，其中，在发酵前期对发酵液的pH值进行调节，并维持所述发酵液的pH值不低于2.8；所述发酵前期为将黑曲霉接种到发酵培养基中开始至发酵20小时的时间段。

根据本发明，在所述发酵前期，黑曲霉正处于生长的对数期，也是菌体自身代谢的糖化酶体系发挥作用的关键时期，但随着发酵菌种产柠檬酸速率的加快和其它代谢产物的积累，所述发酵液的pH值呈迅速下降趋势，甚至低于2.2。通常情况下，黑曲霉最适生长的pH值为2.8-4.5，而黑曲霉柠檬酸发酵的最适pH值为1.8-2.8，由于此阶段主要用于发酵菌种的生长和其自身代谢的糖化酶体系的作用，所以，在发酵前期对发酵液的pH值进行调节是保证黑曲霉生长和其自身代谢的糖化酶体系作用的关键。