[发明专利]利用固定化米曲霉发酵糖蜜生产曲酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机酸生产技术领域，尤其涉及一种利用固定化米曲霉发酵糖蜜生产曲酸的方法。

背景技术

糖蜜是制糖行业生产过程的副产物，糖膏经过反复蒸煮结晶后剩余的一种深褐色的粘稠的液体，它含有丰富的糖类、蛋白质、维生素、生物素、胺类、色素、酚类等可溶性物质。糖蜜成分中含有蔗糖30%～40%、转化糖12%～24%、胶体9%～11%、灰分10%～20%，营养丰富，是一种可再生资源，具有巨大的应用潜力。我国是仅次于巴西和印度的世界第三甘蔗种植大国，南方糖厂拥有非常丰富的甘蔗糖蜜资源。据国家统计局统计，2011年广西甘蔗的种植面积为1547万亩，甘蔗产量5700万吨，按照每吨甘蔗产生0.03吨糖蜜计算，广西全区各糖厂产生的糖蜜就多达170多万吨。

糖蜜用途广泛：早期糖蜜与其他辅料混合制成舔块，应用于饲料行业；生产焦糖色素的原料；蔗糖分的重提取；糖蜜中含有大量的可发酵性糖以及微生物生长所需各种微量元素，还可代替淀粉、葡萄糖等原料用于发酵工业生产。国内外利用糖蜜发酵获得的产品主要有：酒精、味精、柠檬酸、酵母、氨基酸、核糖核酸、抗生素、氢气等。在我国，糖蜜主要用于酒精发酵和酵母生产，而随着糖价的不断攀升，糖蜜价格也逐渐升高，酒精生产成本相应提高，此外，高COD和BOD的酒精废液对环境威胁巨大。因此，亟待进一步探索糖蜜的综合利用途径。

曲酸（Kojic acid），学名5-羟基-2-羟甲基-1，4-吡喃酮，是曲霉属的某些菌株以糖类为原料，经好氧发酵生产的一种弱酸性次级代谢产物。曲酸具有较强的抗菌、抗氧化、与金属离子螯合和抑制酪氨酸酶活性的作用，也是制备增香剂麦芽酚和乙基麦芽酚的工业原料，因此，曲酸作为稳定剂、保鲜剂、护色剂、增香剂、多酚氧化酶抑制剂、农作物生长促进剂、杀虫剂和祛斑剂等被广泛用于食品加工、化妆品、医药、香料生产和农作物生产的诸多领域。

我国从上世纪80年代才开始研究曲酸产品并进行了多年研究，1997年以前，该产品一直依赖进口。目前，国内多以淀粉质为原料进行生物发酵合成曲酸，然后对发酵液进行提取精制。2001年国内曲酸需求量在25吨左右。随着产品市场的日渐成熟，尤其是在食品添加剂和化妆品方面的广泛应用，市场对曲酸的需求日益剧增。曲酸的应用方向研究已日趋成熟，增加产量和降低生产成本已经成为现阶段科技攻关的主要方向。

固定化技术是利用物理或化学手段将游离的微生物(细胞)或酶定位于限定的空间区域，并使其保持活性且能反复利用的一种技术。它具有处理效率高、稳定性强、无二次污染、能耗低以及菌种高纯高效、生物浓度高、反应易于控制、丧失活性可恢复等优点，因而越来越受到人们的重视。固定化技术最早应用于醋酸的生产，随着技术的发展，针对米曲霉的固定化技术也应运而生，与游离细胞发酵工艺相比较，米曲霉固定化技术在发酵生产中的应用有利于实现工业生产连续化和生提高产效率，尤其能有效地解除产物抑制型发酵过程中产物的抑制效应。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种成本低廉、步骤简单、容易掌控的利用固定化米曲霉发酵糖蜜生产曲酸的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：利用固定化米曲霉发酵糖蜜生产曲酸的方法，以糖蜜为原料，采用固定化米曲霉发酵经酸解预处理的糖蜜。

上述利用固定化米曲霉发酵糖蜜生产曲酸的方法，包括以下步骤：

（1）米曲霉孢子的制备；

（2）米曲霉孢子悬浮液的制备；

（3）将米曲霉孢子固定到聚氨酯泡沫（低密度海绵）载体上；

（4）固定化米曲霉的准备；

（5）糖蜜的酸处理；

（6）固定化米曲霉接种到以糖蜜为原料的培养基中进行发酵产酸。

步骤（1）按以下操作进行：将米曲霉孢子划线接种到PDA试管斜面培养基上，在温度为30℃条件下培养4天，再将米曲霉孢子划线接种到PDA试管斜面培养基上培养，同法反复传代3～4代活化菌种，待孢子完全覆盖菌丝表面，即得。

步骤（2）按以下操作进行：用无菌生理盐水将步骤（1）获得的米曲霉孢子洗脱下来，孢子洗脱液在超声清洗仪中处理10s，充分打散孢子，再经4层纱布过滤除去菌丝体，将种子培养基缓慢加入到经过滤的孢子悬浮液中，使最终的孢子浓度为10⁷～10⁶个/mL，即得。