專利名稱：一種利用蔗糖糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)l-蘋果酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用蔗糖糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)L-蘋果酸的方法。
背景技術(shù)：
蘋果酸，又名羥基琥珀酸或羥基丁二酸，分子式為C4H6O5,分子量134. 09，結(jié)構(gòu)式為hoocchohch2cooh。主要有三種蘋果酸:z-型蘋果酸，比較廣泛的存在于自然界中，密度I. 595，熔點(diǎn)100°C，分解點(diǎn)140°C,比旋光度-2. 3° (8. 5克/100毫升水)，易溶于水、甲醇、丙酮等，不溶于苯；而型蘋果酸和規(guī)-混合型蘋果酸則主要為化學(xué)合成，前者密度
I.595，熔點(diǎn)lore，分解點(diǎn)140°〇，比旋光度+2.92° (甲醇)，溶于水、甲醇、乙醇、丙酮。等量的左旋體和右旋體混合得外消旋體，密度I. 601，熔點(diǎn)131-132°C，分解點(diǎn)150°C ;溶于水、甲醇、乙醇、丙酮等，不溶于苯。由于Z-蘋果酸分子中含有羥基和羧基，因此對(duì)極性溶劑的溶解度大，化學(xué)性質(zhì)較為活潑。在常溫下它極易溶于乙醇及乙醚中，在水中其溶解度隨水溫的升高而增大，呈強(qiáng)酸性。其酸性隨濃度的升高而增加，可進(jìn)行兩步解離(1=3.9\10_4，K2=7. 5X1(T6)。L-蘋果酸是生物體代謝過程TCA循環(huán)中產(chǎn)生的一種重要有機(jī)酸，作為優(yōu)良的酸味劑和保鮮劑，在食品、醫(yī)藥、化工、日化和保健等領(lǐng)域具有廣泛用途。由于Z-蘋果酸口感接近天然蘋果的酸味，且與檸檬酸相比具有酸度大、味道柔和、滯留時(shí)間長等特點(diǎn)，具有特殊的香味并且不損傷口腔和牙齒等特點(diǎn)，已被廣泛用于高檔飲料、食品等行業(yè)。有研究表明，
蘋果酸有可能替代檸檬酸成為新一代食品添加。蘋果酸與檸檬酸配合使用，可以模擬天然果實(shí)的酸味特征，使口感更自然、協(xié)調(diào)、豐滿。清涼飲料、粉末飲料、乳酸飲料、乳飲料、果汁飲料中均可添加蘋果酸改善其口感和風(fēng)味，蘋果酸常與人工合成的二肽甜味劑阿斯巴甜(ASPARTME)配合使用，作為軟飲料的風(fēng)味固定劑。也可用作天然果子露保色劑、蛋黃醬乳穩(wěn)定劑、果醬調(diào)整劑、甜味輔助劑、酵母生長促進(jìn)劑等。在歐美各國及日本的食品飲料生產(chǎn)中，蘋果酸已成為不可缺少的基本原料之一。目前，美國年消耗在1500萬磅以上，其中90%用于食品和飲料加工。另外，蘋果酸可形成許多衍生物，日本近幾年已成功地將蘋果酸鹽應(yīng)用于減糖、減鹽食品中，應(yīng)用蘋果酸某些鹽類代替食鹽浸潰咸菜時(shí)，其咸味僅有食鹽1/5-1/7情況下，而浸潰效果卻是食鹽的兩倍，同時(shí)可以做為腎炎患者的食鹽代用品；在豆?jié){中添加蘋果酸鈣鹽，可有效地改善其口感和風(fēng)味；利用蘋果酸的抗疲勞、護(hù)肝、腎、心臟作用可以開發(fā)保健飲料。食品中添加L-蘋果酸可使pH得到調(diào)整，加上其本身所具有的抗菌作用，Z-蘋果酸亦被廣泛應(yīng)用于其他食品工業(yè)，如用作水產(chǎn)品的保鮮劑等。蘋果酸的生產(chǎn)方法主要有化學(xué)合成法、發(fā)酵法、轉(zhuǎn)化法。化學(xué)合成法生產(chǎn)的蘋果酸在應(yīng)用上受到限制。轉(zhuǎn)化法主要是固定化酶和固定化細(xì)胞轉(zhuǎn)化。20世紀(jì)80年代末以來，對(duì)轉(zhuǎn)化工藝的研究獲得突破，并成功地應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。而發(fā)酵法生產(chǎn)蘋果酸的研究還未有重大進(jìn)展，非糖質(zhì)原料發(fā)酵法尚處于實(shí)驗(yàn)室水平。糖質(zhì)原料發(fā)酵法工藝中，一步發(fā)酵法和混合發(fā)酵法都有較大進(jìn)展，但有關(guān)的研究報(bào)道尚少。而混合發(fā)酵法由于涉及到、兩種微生物，培養(yǎng)條件要求比較嚴(yán)格，發(fā)酵周期較長，產(chǎn)酸率較低，副產(chǎn)物較多。因此，本專利以黃曲霉為出發(fā)菌株，蔗糖糖蜜為主要生產(chǎn)原料，通過搖床培養(yǎng)考察糖蜜生產(chǎn)L-蘋果酸的發(fā)酵條件，通過對(duì)培養(yǎng)基裝液量、轉(zhuǎn)速、發(fā)酵溫度和氮源加入量的優(yōu)化，其產(chǎn)酸水平最聞可達(dá)70 g/Lo

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用蔗糖糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)L-蘋果酸的方法，本專利以黃曲霉為出發(fā)菌株，蔗糖糖蜜為主要生產(chǎn)原料，通過搖床培養(yǎng)考察糖蜜生產(chǎn)L-蘋果酸的發(fā)酵條件，通過對(duì)培養(yǎng)基裝液量、轉(zhuǎn)速、發(fā)酵溫度和氮源加入量的優(yōu)化，其產(chǎn)酸水平最高可達(dá)70 g/L。 I. 一種利用蔗糖糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)L-蘋果酸的方法，其特征在于發(fā)酵時(shí)，500 mL三角瓶裝一定量的培養(yǎng)液，發(fā)酵溫度28-40°C，搖床轉(zhuǎn)速150-300 r /min，發(fā)酵時(shí)間6 d。2.步驟I所述的發(fā)酵培養(yǎng)基糖蜜用硫酸與亞鐵氰化鉀預(yù)處理后，稀釋至總糖濃度 120 g /L，加(_2S04 I g/L, K2HPO4 0. 15 g/L, KH2PO4 0. 15 g/L, CaCO3 70 g/L (單獨(dú)滅菌，接種前加入)，pH值5. 5。3.步驟2所述的糖蜜預(yù)處理糖蜜用1:1去離子水稀釋后，加硫酸至pH值
2.0-3. 0，靜置過夜，過濾，濾液加入新配制的石灰乳回調(diào)至pH值6. 0左右，65-70°C保溫30min,同時(shí)加1%活性炭,過濾,濾液加0. 1%亞鐵氰化鉀，調(diào)pH值6. 5，同時(shí)加1%活性炭過濾，攪拌30 min,過濾,濾液供制備發(fā)酵培養(yǎng)基。4.步驟I所述的最佳培養(yǎng)液體積是90 mL。5.步驟I所述的最佳搖床轉(zhuǎn)速為200 r/min。6.步驟I所述的最佳發(fā)酵溫度為36°C。7.步驟2所述的糖蜜培養(yǎng)基需添加I. 0 g/L硫酸銨為N源。


圖I發(fā)酵溫度對(duì)L-蘋果酸合成的影響。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明，但對(duì)本發(fā)明沒有限制。本專利所用的菌株為黃曲霉，購自于ATCC，編號(hào)為31719。實(shí)施例I
本實(shí)施例說明糖蜜預(yù)處理對(duì)黃曲霉生長與L-蘋果酸產(chǎn)率的影響，糖蜜用I :1去離子水稀釋后，加硫酸至PH值2. 0-3.0，靜置過夜，過濾，濾液加入新配制的石灰乳回調(diào)至pH值6. 0左右，65-70 V保溫30 min,同時(shí)加1%活性炭，過濾，濾液加0. 1%亞鐵氰化鉀，調(diào)pH值6. 5,同時(shí)加1%活性炭過濾,攪拌30 min,過濾,濾液供制備發(fā)酵培養(yǎng)基。試驗(yàn)以未處理培養(yǎng)基作對(duì)照，未處理培養(yǎng)基指糖蜜不經(jīng)任何預(yù)處理，直接稀釋至糖濃度12%后按要求添加其發(fā)酵時(shí)，500 mL三角瓶裝100 mL培養(yǎng)液，發(fā)酵溫度35°C，搖床轉(zhuǎn)速200 r /min，發(fā)酵時(shí)間6 do結(jié)果見表I。由表I可以看出，硫酸處理主要是減少糖蜜中膠體物質(zhì)對(duì)黃曲霉生長的抑制作用，用經(jīng)預(yù)處理的糖蜜作培養(yǎng)基時(shí)，黃曲霉的最大生物量比未處理的要高62%;亞鐵氰化鉀處理主要是減少糖蜜中的金屬離子濃度，金屬離子對(duì)產(chǎn)酸的影響很復(fù)雜，離子種類與濃度對(duì)產(chǎn)酸與酸的種類都有影響，表I表明，預(yù)處理對(duì)L-蘋果酸產(chǎn)量與純度有一定促進(jìn)作用，預(yù)處理后L-蘋果酸含量提高了 I. 27倍。表I糖蜜處理對(duì)黃曲霉的生長與L-蘋果酸合成的影響
權(quán)利要求
1.一種利用蔗糖糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)L-蘋果酸的方法，其特征在于發(fā)酵時(shí)，500 mL三角瓶裝一定量的培養(yǎng)液，發(fā)酵溫度28-40°C，搖床轉(zhuǎn)速150-300 r/min，發(fā)酵時(shí)間6 d。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，發(fā)酵培養(yǎng)基糖蜜用硫酸與亞鐵氰化鉀預(yù)處理后，稀釋至總糖濃度 120 g/L, M ( _2S04 I g/L,K2HPO4 O. 15 g/L,KH2PO4 0. 15 g/L，CaCO3 70 g/L (單獨(dú)滅菌，接種前加入)，pH值5. 5。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于糖蜜預(yù)處理糖蜜用1:1去離子水稀釋后，加硫酸至pH值2. 0-3. O,靜置過夜,過濾,濾液加入新配制的石灰乳回調(diào)至pH值6. O左右，65-70°C保溫30 min,同時(shí)加1%活性炭，過濾，濾液加O. 1%亞鐵氰化鉀，調(diào)pH值6. 5，同時(shí)加1%活性炭過濾,攪拌30 min,過濾，濾液供制備發(fā)酵培養(yǎng)基。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于培養(yǎng)液體積是90mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于搖床轉(zhuǎn)速為200r/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于發(fā)酵溫度為36°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于糖蜜培養(yǎng)基添加1.0g/L硫酸銨為N源。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用蔗糖糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)L-蘋果酸的方法，以黃曲霉為出發(fā)菌株，蔗糖糖蜜為主要生產(chǎn)原料，通過搖床培養(yǎng)考察糖蜜生產(chǎn)L-蘋果酸的發(fā)酵條件。
文檔編號(hào)C12R1/67GK102634545SQ20121013506
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者張斌 申請(qǐng)人:蘇州百趣食品有限公司