CN101067144B - 利用黄姜生产皂素的副产糖液制备柠檬酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用黄姜生产皂素的副产糖液制备柠檬酸的方法。利用黄姜生产皂素的副产糖液制备柠檬酸的方法，其特征在于它包括如下步骤：1)黄姜生产皂素的副产糖液经澄清机澄清后，通过蒸汽灭菌，然后置入发酵灌中作为营养碳源，加入磷酸氢二钾或磷酸二氢钾，加入硝酸铵或硫酸铵，加入MgSO₄·7H₂O，得副产糖液培养基；2)将黑曲霉原菌活化，制成孢子悬浮液；3)在副产糖液培养基上接种黑曲霉，黑曲霉孢子悬浮液与培养基的体积比为1∶10-50，在培养温度30-35℃下培养70-100小时，得发酵液；4)发酵液离心分离，洗涤沉淀物，得柠檬酸。本发明具有成本低、环保的特点。

Description

利用黄姜生产皂素的副产糖液制备柠檬酸的方法

技术领域

本发明涉及一种利用黄姜生产皂素的副产糖液制备柠檬酸的方法。

背景技术

柠檬酸又名枸椽酸，它存在于天然果实中。我国在1968年获得了薯干原料深层发酵柠檬酸成功。薯干原料深层发酵生产柠檬酸，原料丰富矿工艺简单，发酵水平较高，在很多地方都有生产柠檬酸的工厂。柠檬酸为五色透明结晶体或白色粉末，有一种诱人的酸味，它是食晶、化工、制药、纺织等工业的重要原料。

生产柠檬酸所用的菌种为黑曲霉。黑曲霉不但能利用淀粉，而且还对蛋白质、纤维素、果胶物质等均有一定分解能力，它的产酸能力也较高，在生产上比应用其它微生物有更多优点。

2002年全国柠檬酸总产量突破40万吨。柠檬酸出口量为26万吨，我国柠檬酸行业开始走上了持续健康的发展道路。

柠檬酸发酵用原料，至今仍是一个重要的课题。我国目前主要的原料是木薯和玉米。前者仍是粗料发酵，它带来了一系列固有的缺陷，如培养基营养成分的波动；大量不参与生化反应的杂质空耗能源，并给提取增加诸多负担；发酵液总糖浓度偏低，影响了发酵指数和设备利用率；发酵液滤渣价值很低，难以综合利用等等。玉米原料也只能算是半精料发酵，为了调整氮源，还要将一定比例的玉米粉直接进罐。由于要追求尽可能高的液化收率，总糖浓度也无法调高，致使我们的发酵产酸，至今停留在12％～13％的水平。且柠檬酸发酵终止时残糖的含量应低于0.1％。

黄姜生产皂素(即薯蓣皂甙元)的传统工艺为盐酸法或硫酸法，其生产过程中产生的废水不仅酸度大，且含很高的有机物(COD为10000-30000mg/L)，这些有机物质中大部分为糖。为了达到减污减量的目的，在传统酸解工艺酸解前，用酶解的方法把黄姜中的淀粉转化成低分子糖分(主要为葡萄糖)，用膜法分离、浓缩，制成黄姜糖液(见中国专利申请CN1528913公开日040915)。此糖液主要含可溶性糖，此外，还含有黄姜中多种有机和矿物营养成分，如氨基酸和P、K、Ca、Mg等，可为柠檬酸的生长提供营养。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、环保的利用黄姜生产皂素的副产糖液制备柠檬酸的方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：利用黄姜生产皂素的副产糖液制备柠檬酸的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)黄姜生产皂素的副产糖液经澄清机澄清后，通过蒸汽灭菌，然后置入发酵灌中作为营养碳源，加入磷酸氢二钾或磷酸二氢钾，加入硝酸铵或硫酸铵，加入MgSO₄·7H₂O，得副产糖液培养基；其中，按黄姜生产皂素的副产糖液∶磷酸氢二钾或磷酸二氢钾＝100毫升∶0.05-0.15克加入磷酸氢二钾或磷酸二氢钾，按黄姜生产皂素的副产糖液∶硝酸铵或硫酸铵＝100毫升∶0.2-0.8克加入硝酸铵或硫酸铵，按黄姜生产皂素的副产糖液∶MgSO₄·7H₂O＝100毫升∶0.1-0.4克加入MgSO₄·7H₂O；

2)将黑曲霉原菌活化，制成孢子悬浮液，其制备条件为：将黑曲霉孢子接于土豆-蔗糖琼脂(PSA培养基)斜面，在30℃培养7d后，加入5ml 0.85％(m/v，即克/毫升)NaCl溶液，置振荡器上剧烈振荡，收集孢子悬浮液，并于4℃低温保存，得黑曲霉孢子悬浮液；

3)在步骤1)中的副产糖液培养基中接种黑曲霉，黑曲霉孢子悬浮液与副产糖液培养基的体积比为1∶10-50，在培养温度30-35℃下培养70-100小时，得发酵液；

4)发酵液离心分离，洗涤沉淀物，得柠檬酸。

所述黄姜生产皂素的副产糖液为盐酸法或硫酸法黄姜生产皂素传统工艺的副产糖液(酶解后用各种方法分离出的糖液)。

所述的黄姜生产皂素的副产糖液的还原糖体积浓度为10-20％。

本发明的有益效果是：利用黄姜生产皂素的副产糖液作原料加入磷盐(磷酸氢二钾或磷酸二氢钾)、氮源(硝酸铵或硫酸铵)、硫酸盐(MgSO₄·7H₂O)，接种黑曲霉制备成柠檬酸，具有成本低、环保的特点。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

如图1所示，利用黄姜生产皂素的副产糖液制备柠檬酸的方法，它包括如下步骤：

1)将黄姜生产皂素的副产糖液的还原糖体积浓度调至10％(即预处理、调配)，经澄清机澄清后，通过蒸汽灭菌，然后置入发酵灌(如种子发酵灌、商品发酵灌)中作为营养碳源，加入磷酸氢二钾、硫酸铵和MgSO₄·7H₂O，得副产糖液培养基；其中，按黄姜生产皂素的副产糖液∶磷酸氢二钾＝100毫升∶0.05克加入磷酸氢二钾，按黄姜生产皂素的副产糖液∶硫酸铵＝100毫升∶0.2克加入硫酸铵，按黄姜生产皂素的副产糖液∶MgSO₄·7H₂O＝100毫升∶0.1克加入MgSO₄·7H₂O；

2)对照图1，将黑曲霉原菌活化，制成孢子悬浮液，其制备条件为：将黑曲霉孢子接于土豆-蔗糖琼脂(PSA培养基)斜面，在30℃培养7d后，加入5ml 0.85％(m/v，即克/毫升)NaCl溶液，置振荡器上剧烈振荡，收集孢子悬浮液，并于4℃低温保存，得黑曲霉孢子悬浮液；

3)在副产糖液培养基上接种黑曲霉(黑曲霉为现有菌种，即接入黑曲霉孢子悬浮液)，黑曲霉孢子悬浮液与副产糖液培养基的体积比为1∶10，在培养温度35℃下培养75小时，得发酵液；

4)发酵液离心分离(保留离心分离后沉淀物)，洗涤沉淀物，得柠檬酸。

所述黄姜生产皂素的副产糖液为盐酸法或硫酸法黄姜生产皂素传统工艺的副产糖液(酶解后用各种方法分离出的糖液)。

实施例2：

利用黄姜生产皂素的副产糖液制备柠檬酸的方法，它包括如下步骤：

1)将黄姜生产皂素的副产糖液的还原糖体积浓度调至14％，经澄清机澄清后，通过蒸汽灭菌，然后置入发酵灌中作为营养碳源，加入磷酸氢二钾、硫酸铵和MgSO₄·7H₂O，得副产糖液培养基；其中，按黄姜生产皂素的副产糖液∶磷酸氢二钾＝100毫升∶0.1克加入磷酸氢二钾，按黄姜生产皂素的副产糖液∶硫酸铵＝100毫升∶0.4克加入硫酸铵，按黄姜生产皂素的副产糖液∶MgSO₄·7H₂O＝100毫升∶0.2克加入MgSO₄·7H₂O；

2)对照图1，将黑曲霉原菌活化，制成孢子悬浮液，其制备条件为：将黑曲霉孢子接于土豆-蔗糖琼脂(PSA培养基)斜面，在30℃培养7d后，加入5ml 0.85％(m/v)NaCl溶液，置振荡器上剧烈振荡，收集孢子悬浮液，并于4℃低温保存，得黑曲霉孢子悬浮液；

3)在副产糖液培养基中接种黑曲霉(即接入黑曲霉孢子悬浮液)，黑曲霉孢子悬浮液与副产糖液培养基的体积比为1∶30，在培养温度32℃下培养90小时，得发酵液；

4)发酵液离心分离，洗涤沉淀物，得柠檬酸。

实施例3：

利用黄姜生产皂素的副产糖液制备柠檬酸的方法，它包括如下步骤：

1)将黄姜生产皂素的副产糖液的还原糖体积浓度调至20％，黄姜生产皂素的副产糖液经澄清机澄清后，通过蒸汽灭菌，然后置入发酵灌中作为营养碳源，加入磷酸二氢钾、硫酸铵和MgSO₄·7H₂O，得副产糖液培养基；其中，按黄姜生产皂素的副产糖液∶磷酸二氢钾＝100毫升∶0.15克加入磷酸二氢钾，按黄姜生产皂素的副产糖液∶硫酸铵＝100毫升∶0.8克加入硫酸铵，按黄姜生产皂素的副产糖液∶MgSO₄·7H₂O＝100毫升∶0.4克加入MgSO₄·7H₂O；

2)对照图1，将黑曲霉原菌活化，制成孢子悬浮液，其制备条件为：将黑曲霉孢子接于土豆-蔗糖琼脂(PSA培养基)斜面，在30℃培养7d后，加入5ml 0.85％(m/v)NaCl溶液，置振荡器上剧烈振荡，收集孢子悬浮液，并于4℃低温保存，得黑曲霉孢子悬浮液；

3)在步骤1)的副产糖液培养基中接种黑曲霉(即接入黑曲霉孢子悬浮液)，黑曲霉孢子悬浮液与副产糖液培养基的体积比为1∶40，在培养温度34℃下培养100小时，得发酵液；

4)发酵液离心分离，洗涤沉淀物，得柠檬酸。

实施例4：

利用黄姜生产皂素的副产糖液制备柠檬酸的方法，它包括如下步骤：

1)将黄姜生产皂素的副产糖液的还原糖体积浓度调至10％，经澄清机澄清后，通过蒸汽灭菌，然后置入发酵灌中作为营养碳源，加入磷酸二氢钾、硝酸铵和MgSO₄·7H₂O，得副产糖液培养基；其中，按黄姜生产皂素的副产糖液∶磷酸二氢钾＝100毫升∶0.15克加入磷酸二氢钾，按黄姜生产皂素的副产糖液∶硝酸铵＝100毫升∶0.2克加入硝酸铵，按黄姜生产皂素的副产糖液∶MgSO₄·7H₂O＝100毫升∶0.1克加入MgSO₄·7H₂O；

2)对照图1，将黑曲霉原菌活化，制成孢子悬浮液，其制备条件为：将黑曲霉孢子接于土豆-蔗糖琼脂(PSA)斜面，在30℃培养7d后，加入5ml 0.85％(m/v)NaCl溶液，置振荡器上剧烈振荡，收集孢子悬浮液，并于4℃低温保存，得黑曲霉孢子悬浮液；

3)在副产糖液培养基上接种黑曲霉(即接入黑曲霉孢子悬浮液)，黑曲霉孢子悬浮液与副产糖液培养基的体积比为1∶50，在培养温度30℃下培养70小时，得发酵液；

4)发酵液离心分离，洗涤沉淀物，得柠檬酸。

Claims (1)

1.利用黄姜生产皂素的副产糖液制备柠檬酸的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)黄姜生产皂素的副产糖液经澄清机澄清后，通过蒸汽灭菌，然后置入发酵灌中作为营养碳源，加入磷酸氢二钾或磷酸二氢钾，加入硝酸铵或硫酸铵，加入MgSO₄·7H₂O，得副产糖液培养基；其中，按黄姜生产皂素的副产糖液∶磷酸氢二钾或磷酸二氢钾＝100毫升∶0.05-0.15克加入磷酸氢二钾或磷酸二氢钾，按黄姜生产皂素的副产糖液∶硝酸铵或硫酸铵＝100毫升∶0.2-0.8克加入硝酸铵或硫酸铵，按黄姜生产皂素的副产糖液∶MgSO₄·7H₂O＝100毫升∶0.1-0.4克加入MgSO₄·7H₂O；

所述黄姜生产皂素的副产糖液为盐酸法或硫酸法黄姜生产皂素传统工艺的副产糖液；

所述的黄姜生产皂素的副产糖液的还原糖体积浓度为10-20％；

2)将黑曲霉原菌活化，制成孢子悬浮液，其制备条件为：将黑曲霉孢子接于土豆—蔗糖琼脂斜面，在30℃培养7d后，加入5ml 0.85％(m/v)NaCl溶液，置振荡器上剧烈振荡，收集孢子悬浮液，并于4℃低温保存，得黑曲霉孢子悬浮液；

3)在步骤1)中的副产糖液培养基中接种黑曲霉，黑曲霉孢子悬浮液与副产糖液培养基的体积比为1∶10-50，在培养温度30-35℃下培养70-100小时，得发酵液；

4)发酵液离心分离，洗涤沉淀物，得柠檬酸。