專利名稱：高濃度乳酸發(fā)酵的生產(chǎn)方法
乳酸，特別是L-乳酸是一種重要的有機酸，它廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)療、皮革、化工、飼料等領(lǐng)域。近年來世界各國都在尋找消除塑料制品的白色污染而展開了大量研究。發(fā)現(xiàn)L-乳酸(DL-乳酸)聚合為聚乳酸，埋在土中100％被微生物分解。采用聚乳酸制成生物可降解塑料來替代廣泛使用的PVC，PP類塑料，聚乳酸進而制成多聚化合物的技術(shù)及它的性能已經(jīng)解決。其關(guān)鍵問題是聚乳酸價格太高；合成單體L-乳酸或DL-乳酸的純度較低。解決這兩個問題，主要是改進目前L-乳酸，DL-乳酸的生產(chǎn)方法和提高產(chǎn)率。
目前乳酸主要生產(chǎn)方法有合成和發(fā)酵法，合成法需高溫高壓，工藝復(fù)雜，并生產(chǎn)的DL乳酸為消旋體需進一步實施光學(xué)拆分。因此目前，主要采用發(fā)酵法生產(chǎn)L-乳酸和DL-乳酸。
發(fā)酵法生產(chǎn)L-乳酸是采用米根霉，其生產(chǎn)工藝過程為玉米淀粉→液化→接入米根霉菌發(fā)酵→L-乳酸→酸解→粗L-乳酸→精制L-乳酸此工藝采用精制淀粉原料且不進行糖化，直接接入米根霉菌，邊糖化邊乳酸發(fā)酵，發(fā)酵產(chǎn)酸低，發(fā)酵周期長，造成生產(chǎn)成本高。
發(fā)酵法生產(chǎn)DL-乳酸是采用乳酸細菌，其生產(chǎn)工藝過程為玉米、大米、薯干等淀粉質(zhì)原料→液化后不除渣或除渣→接入乳酸細菌進行帶渣或低糖濃度(一般不超10％)的乳酸發(fā)酵→DL-乳酸鈣→酸解→粗DL-乳酸→精制DL-乳酸目前采用的DL-乳酸細菌，不具備耐糖耐高酸等特性，所以普遍采用帶渣的或較低糖濃度(不超過10％)去渣清液發(fā)酵。因此造成發(fā)酵產(chǎn)酸低。DL-乳酸濃度只為7-8％，乳酸成本高和產(chǎn)品質(zhì)量低。
本發(fā)明為了克服上述乳酸發(fā)酵生產(chǎn)中的缺點提供一種能用粗原料(玉米粉、大米粉等)，也能用精料淀粉的高糖濃度的乳酸發(fā)酵，并在較短時間內(nèi)產(chǎn)生高轉(zhuǎn)化率的高濃度乳酸的新工藝。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的將玉米粉、大米粉、甘薯粉等經(jīng)濟原料或淀粉，按1∶1～1.5的比例加水調(diào)和，采用耐高溫的L-淀粉酶經(jīng)噴射、液化、過濾，除去皮渣、蛋白、脂肪等渣子，可用作蛋白飼料。并獲得較高濃度的液化清液，再通過糖化酶糖化并添加一定量的輔料或其他營養(yǎng)成分，接入耐高糖(20％)、耐高酸(2％)、耐高溫(50℃)的乳酸細菌(L.delbrueckii)和米根霉(Rh.oryzae)，進行靜置或通風(fēng)培養(yǎng)發(fā)酵72小時，發(fā)酵過程中不斷地添加碳酸鈣控制發(fā)酵醪pH不低于3.8，即可得到DL-乳酸含量達24％、DL-乳酸濃度達14％以上、L-乳酸鈣濃達18-20％、L-乳酸濃度達10％以上的不發(fā)生固化的濃稠發(fā)酵液，進而加堿中和，過濾，再酸解、脫色、除鹽分等精制成產(chǎn)品乳酸，如

圖1所示。
本發(fā)明采用德氏乳桿菌(L.dlbrueckii，YJS-1，YJS-2，YJS-3)和米根菌L-A1菌株，并以高糖(20％)、高酸(乳酸2％)、高溫(50℃和37℃)平板進行篩選，獲得德氏乳桿菌(Ldelbruckii YJS-2-1)菌株，其耐糖濃度能力由12％提高到20％，耐乳酸能力由0.8％提高2.0％，耐溫度能力由45℃提高到52℃。選育獲得米根菌L-A6菌株，耐糖能力由15％提高20％，耐酸能力由0.5％提高到1.3％，耐溫度能力由34℃提高到37℃。為高濃度乳酸發(fā)酵提供有力的保障。
本發(fā)明從高效、簡便、降低生產(chǎn)成本和易工業(yè)化實施的角度出發(fā)，詳細研究了德氏乳桿(Ldelbruckii YJS-2-1)菌株發(fā)酵，添加的輔料種類和數(shù)量，以及發(fā)酵中pH和溫度的控制，獲得添加最佳的輔料是麩皮(或麩皮水解液)，其添加量1％-3％。發(fā)酵初期溫度為45℃～48℃。中期溫度為50℃，后期溫度為48℃，發(fā)酵過程以添加CaCO3控制發(fā)酵時pH不低于3.8。
研究了米根菌(Rh.Oryzae L-A6菌株)的發(fā)酵培養(yǎng)和發(fā)酵條件，獲得最佳培養(yǎng)基配方及發(fā)酵條件為以玉米粉液化液為碳源，以玉米粉為氮源，另加適量的無機鹽，于125r/m的往復(fù)搖床上，34℃培養(yǎng)20小時后，添加已滅菌的CaCO3調(diào)pH至5.6～6.0后，于37℃下發(fā)酵52小時。
圖1 高濃度糖乳酸發(fā)酵工藝流程圖實施例1取玉米粉∶水＝1∶1的噴射液化醪8升，趁熱過濾、擠干。用水洗三次，洗水和過濾清液合并定量10升。測干物質(zhì)為152克/升。溫度冷至60℃時添加糖化酶100單位/克干物質(zhì)，糖化20分鐘～1小時，降溫至50℃，裝入15升塑料桶中，并接入已活化24小時的新鮮德氏乳桿菌(L.delbrueckii，YJS-2-1)種子培養(yǎng)液1升，添加10～30克/升的麩皮于45～48℃下，保溫箱中靜置培養(yǎng)發(fā)酵，每隔4小時檢查發(fā)酵醪的pH。若pH下降至3.8，立即添加已滅菌的CaCO3，用木棒攪拌均勻。維持發(fā)酵醪pH在5.0～6.0。發(fā)酵70小時，發(fā)酵成熟，殘還原糖檢測不出。檢測DL-乳酸含量達24.36％實施例2取玉米粉∶水＝1∶1的噴射液化醪10升，趁熱過濾、擠干、用水洗三次，除渣作飼料。洗水和過濾清液合并定容為13升。測干物質(zhì)為145克/升。將13升液化液升溫至60℃時添加80～120單位/克淀粉的糖化酶，恒溫糖化0.5～1小時，降溫至50℃，裝入15升塑料桶中，并接入已活化24小時的新鮮德氏乳桿菌(L.delbrueckii，YJS-2-1)種子培養(yǎng)液1.3升，添加10～25克/升的麩皮于45～48℃下，保溫箱中靜置培養(yǎng)發(fā)酵，每隔4小時檢查發(fā)酵醪的pH。若pH下降至3.8，立即添加已滅菌的CaCO3(重質(zhì)或輕質(zhì))用木棒攪拌均勻。維持發(fā)酵PH在5.0～6.0。發(fā)酵72小時。取少量發(fā)酵醪加少量濃H2SO4煮沸醪液不發(fā)紅，則發(fā)酵成熟。測定DL-乳酸鈣含量為236克/升。
實施例3取玉米粉∶水＝1∶1的噴射液化液10升，趁熱過濾、擠干、用水洗三次，除渣作飼料。洗水和過濾清液合并定量15.5升。測干物質(zhì)為145克/升。將13升液化液升溫至60℃時添加80～100單位/克干物質(zhì)的糖化酶和10～25克/升的麩皮，恒溫糖化1小時，降溫至50℃，裝入20升塑料桶中，并接入已活化24小時的新鮮德氏乳桿菌(L.delbrueckii，YJS-2-1)種子培養(yǎng)液1.5升，于45～48℃下保溫箱中培養(yǎng)發(fā)酵，每隔4～6小時檢查發(fā)酵醪的pH。若pH下降至3.8，立即添加已滅菌的CaCO3(重質(zhì))用木棒攪拌均勻。維持發(fā)酵醪的pH在5.0～5.0。發(fā)酵72小時。檢測DL-乳酸鈣含量為244克/小時。
實施例4采用米根菌(Rh.Oryzae L-A6菌株)，經(jīng)斜面活化培養(yǎng)24小時，轉(zhuǎn)接于10％葡萄糖+1％酵母膏，振蕩培養(yǎng)14小時。接種量為15％將種子培養(yǎng)液放入裝液量80ml/500ml瓶中。其發(fā)酵培養(yǎng)基為16％玉米粉的噴射液化醪+0.8％玉米漿、0.02％KH2PO4、0.0068％ZnSO4-5H2O、0.0034％ MnSO45H2O。于125/min的往復(fù)搖床上34℃培養(yǎng)20小時后，添加已滅菌的CaCO3調(diào)pH，再進行發(fā)酵52小時，發(fā)酵終了，檢測L-乳酸達100.2克/升，L-乳酸對葡萄糖轉(zhuǎn)化率達90％。
權(quán)利要求
1.一種高濃度乳酸發(fā)酵的生產(chǎn)方法，本發(fā)明的特征在于采用玉米粉、大米粉、甘薯粉或淀粉為原料，經(jīng)過添加L-淀粉酶的噴射液化，過濾除渣，獲得高濃度液化液，再經(jīng)糖化，接入耐高糖、高酸、高溫的德氏乳桿菌(L.delbrueckii，YJS-2-1)菌株和米根菌(Rh.oryzacL-A6)菌株，添加適量的輔料(麩皮、麥根、玉米漿、麩皮水解液)。發(fā)酵中通過添加CaCO3控制pH，發(fā)酵72小時，DL-乳酸鈣含量達24％，DL-乳酸濃度達14％以上，L-乳酸鈣濃度達18～20％，L-乳酸濃度達10％以上。
2.按照權(quán)利要求1所述的高濃度乳酸發(fā)酵的方法，其特征在于發(fā)酵過程中德氏乳桿菌(L.delbrueckii，YJS-2-1)菌株添加1～3％的麩皮或添加1～2％麥根。米根菌(Rh.oryzac)L-A6菌株添加0.5～1.0％玉米漿和適量的無機鹽。
全文摘要
本發(fā)明是高濃度乳酸發(fā)酵的生產(chǎn)方法。采用玉米、大米、甘薯、淀粉等原料,通過酶法液化,過濾,除去皮渣、粗纖維、蛋白、脂肪等雜質(zhì),液化清液再經(jīng)酶法糖化(或不糖化)添加輔料進行高濃度乳酸發(fā)酵。DL－乳酸鈣含量達24%,DL－乳酸濃度達14%以上。L－乳酸鈣濃度達18－20%,L－乳酸濃度達10%以上,發(fā)酵周期在72小時之內(nèi)。本發(fā)明提高發(fā)酵強度,有利于乳酸產(chǎn)品的分離與精制,降低蒸發(fā)濃縮強度,消除發(fā)酵廢渣的污染。
文檔編號C12P7/40GK1376799SQ0110990
公開日2002年10月30日 申請日期2001年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月22日
發(fā)明者楊楓, 高卉 申請人:楊楓