CN101818175A - 酒糟和井岗霉素发酵残渣混合发酵制取l-乳酸的方法 - Google Patents

酒糟和井岗霉素发酵残渣混合发酵制取l-乳酸的方法 Download PDF

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Abstract

一种酒糟和井岗霉素发酵残渣混合乳酸发酵的方法，包括如下步骤：将酒糟和井冈霉素发酵残渣粉碎为1-3mm3的微粒，以1∶1至5∶1的重量比例混合酒糟和井岗霉素发酵残渣；按固液重量比1∶1至1∶3的范围向酒糟和井岗霉素发酵残渣混合物中加入水，以调节发酵体系的含水率；将混合发酵体系灭菌，然后加入灭菌的碳酸钙以保持发酵过程中pH值在5-6；每升发酵体系中接入2-4gL-乳酸菌，加入3％-6％(w/v)的纤维素酶，所述酶的活力单位为270U/g，每100g湿重的发酵底物加入5-10kU的糖化酶，45-50℃下厌氧发酵48-100h；固液分离，发酵液经过提纯，即得到乳酸。本发明不添加额外的氮源、维生素和生长因子，将发酵底物的C/N调节到更加适合乳酸发酵的水平，促进了生物质废物制取L-乳酸产量的提高。

Description

酒糟和井岗霉素发酵残渣混合发酵制取L-乳酸的方法
一、技术领域
本发明属于工业微生物发酵工程技术领域，特别涉及一种酒糟和井岗霉素发酵残渣混合发酵制取L-乳酸发酵的方法。
二、背景技术
乳酸是一种重要的有机酸，在化工、食品、医药等行业有着广泛的应用，近年来聚乳酸类生物降解塑料的开发，使乳酸的需求量猛增。乳酸生产通常采用玉米、小麦、红薯等粮食作物为原料，利用乳酸细菌发酵生产乳酸。乳酸菌对营养的要求苛刻，在单一粮食作物发酵生产乳酸的过程中，需要添加氮源、磷源等辅助生长因子。为了降低乳酸发酵的成本，利用有机废物生产乳酸得到了广泛的研究公开号为CN1446263的是一种利用食品废物生产乳酸的方法。我国是酿酒大国，仅白酒年产量约为500万吨，随之而来的副产品白酒酒糟的年产量约为1500万吨。酒糟中含有丰富的纤维素、半纤维素等有机质，可作为生产乳酸的廉价原料，公开号为CN1398975为利用酒糟为原料生产乳酸的方法，是酒糟高附加值利用的途径之一。但是，酒糟中的C/N较高，如白酒酒糟的C/N通常为60∶1～70∶1左右，不是微生物生长所需的适宜碳氮比条件。
井冈霉素是防治水稻常见病——稻纹枯病的必用农药。井岗霉素发酵残渣其中含有大量的粗蛋白，占干重的30％左右，是优质的氮源，同时残渣中还含有少量的淀粉、丰富的维生素、生长因子及培养基残留物等营养物质。我国每年产生约10万吨的井冈霉素发酵残渣，目前大量的井岗霉素菌渣仍作为废弃物抛弃，不但浪费了大量的宝贵资源，而且严重污染了环境。
三、发明内容
发明目的：本发明提供了酒糟和井岗霉素发酵残渣混合发酵制取L-乳酸发酵的方法，该方法综合利用白酒酒糟和井岗霉素发酵残渣中的营养物质，通过调节合适的C/N比，以期达到提高L-乳酸产率，降低生产成本，减少环境污染的目的。
技术方案：一种酒糟和井岗霉素发酵残渣混合乳酸发酵的方法，由如下步骤实现：(1)将酒糟和井冈霉素发酵残渣粉碎为1-3mm3的微粒，以1∶1至5∶1(重量比)的比例混合酒糟和井岗霉素发酵残渣；(2)按固液比1∶1至1∶3(重量比)的范围向酒糟和井岗霉素发酵残渣混合物中加入水，以调节发酵体系的含水率；(3)将混合发酵体系灭菌，然后加入灭菌的碳酸钙以保持发酵过程中pH值在5-6；(4)每升发酵体系中接入2-4gL-乳酸菌，加入3％-6％(w/v)的纤维素酶(酶活力单位：270U/g)，每100g湿重的发酵底物加入5-10kU的糖化酶，45-50℃下厌氧发酵48-100h；(5)固液分离，发酵液经过提纯，即得到乳酸。
有益效果：本发明所述制备工艺具有如下优点：本发明利用酒糟含碳丰富而井岗霉素含氮量高的特点，将酒糟和井岗霉素发酵残渣按一定比例混合作为发酵原料，使C/N比调节至适宜的范围，以满足微生物生长的要求，不仅提高了L乳酸的产量，同时也达到了酒糟和井冈霉素残渣资源化的目的，缓解了环境污染的压力。
四、具体实施方式
本发明通过以下实施例进一步说明，以下实施例仅用于更具体说明本发明的优选实施方式，不用于对本发明的技术方案进行限定。
实施例1
按表1进行发酵实验：白酒酒糟和井岗霉素发酵残渣分别被粉碎成1mm3的碎粒后，按照表1所示比例进行混合，按固液比1∶2加入水，4gCaCO3，装入250mL的锥形瓶，121℃灭菌30分钟，按接种量3g/L接入L-乳酸菌，加入4％(w/v)的纤维素酶(酶活力单位：270U/g)，每100g发酵底物加入7kU的糖化酶，50℃下发酵96小时。测定产物中的乳酸含量。结果如表1所示。灭菌后消除了酒糟和井岗霉素发酵残渣中杂菌的影响，通过在白酒酒糟中混合了高氮量的井岗霉素残渣调节了发酵底物的C/N比，使发酵培养基更有利于乳酸菌的增殖和代谢，从而提高了乳酸产量。通过计算，白酒酒糟∶井岗霉素发酵残渣混合比例为3∶1(质量比)时，L-乳酸产量最高，相较于单纯的白酒酒糟或井岗霉素残渣发酵分别提高了43.8％和109％。
  实验编号 发酵底物   乳酸含量(g/g干垃圾)
  1   60g白酒酒糟   0.16
  2   50g白酒酒糟+10g井岗霉素残渣   0.19
  3   48g白酒酒糟+12g井岗霉素残渣   0.2
  4   45g白酒酒糟+15g井岗霉素残渣   0.23
  5   40g白酒酒糟+20g井岗霉素残渣   0.14
  6   30g白酒酒糟+20g井岗霉素残渣   0.12
  7   60g井岗霉素残渣   0.11
本发明通过一定比例混合白酒酒糟和井岗霉素发酵残渣进行乳酸发酵，不添加额外的氮源、维生素和生长因子，将发酵底物的C/N调节到更加适合乳酸发酵的水平，促进了生物质废物制取L-乳酸产量的提高。
实施例2
(1)将白酒酒糟和井冈霉素发酵残渣粉碎为1mm3的微粒，以1∶1(重量比)的比例混合酒糟和井岗霉素发酵残渣；(2)按固液比1∶1(重量比)的范围向酒糟和井岗霉素发酵残渣混合物中加入水，以调节发酵体系的含水率；(3)将混合发酵体系灭菌，然后加入灭菌的碳酸钙以保持发酵过程中pH值在5-6；(4)每升发酵体系中接入2gL-乳酸菌，加入3％(w/v)的纤维素酶(酶活力单位：270U/g)，每100g湿重的发酵底物加入5kU的糖化酶，45℃下厌氧发酵48h；(5)固液分离，发酵液经过提纯，即得到乳酸。
实施例3
(1)将啤酒酒糟和井冈霉素发酵残渣粉碎为2mm3的微粒，以3∶1(重量比)的比例混合酒糟和井岗霉素发酵残渣；(2)按固液比1∶2(重量比)的范围向酒糟和井岗霉素发酵残渣混合物中加入水，以调节发酵体系的含水率；(3)将混合发酵体系灭菌，然后加入灭菌的碳酸钙以保持发酵过程中pH值在5-6；(4)每升发酵体系中接入3gL-乳酸菌，加入5％(w/v)的纤维素酶(酶活力单位：270U/g)，每100g湿重的发酵底物加入8kU的糖化酶，50℃下厌氧发酵60h；(5)固液分离，发酵液经过提纯，即得到乳酸。
实施例4
(1)将白酒酒糟和井冈霉素发酵残渣粉碎为3mm3的微粒，以5∶1(重量比)的比例混合酒糟和井岗霉素发酵残渣；(2)按固液比1∶3(重量比)的范围向酒糟和井岗霉素发酵残渣混合物中加入水，以调节发酵体系的含水率；(3)将混合发酵体系灭菌，然后加入灭菌的碳酸钙以保持发酵过程中pH值在5-6；(4)每升发酵体系中接入4gL-乳酸菌，加入6％(w/v)的纤维素酶(酶活力单位：270U/g)，每100g湿重的发酵底物加入10kU的糖化酶，50℃下厌氧发酵100h；(5)固液分离，发酵液经过提纯，即得到乳酸。

Claims (2)

1.一种酒糟和井岗霉素发酵残渣混合乳酸发酵的方法，其特征在于包括如下步骤：
a.将酒糟和井冈霉素发酵残渣粉碎为1-3mm3的微粒，以1∶1至5∶1的重量比例混合酒糟和井岗霉素发酵残渣；
b.按固液重量比1∶1至1∶3的范围向酒糟和井岗霉素发酵残渣混合物中加入水，以调节发酵体系的含水率；
c.将混合发酵体系灭菌，然后加入灭菌的碳酸钙以保持发酵过程中pH值在5-6；
d.每升发酵体系中接入2-4gL-乳酸菌，加入3％-6％(w/v)的纤维素酶，所述酶的活力单位为270U/g，每100g湿重的发酵底物加入5-10kU的糖化酶，45-50℃下厌氧发酵48-100h；
e.固液分离，发酵液经过提纯，即得到乳酸。
2.根据权利要求1所述的酒糟和井岗霉素发酵残渣混合乳酸发酵的方法，其特征在于所用酒糟是白酒酒糟或啤酒酒糟。
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