CN103898169B

CN103898169B - 一种利用嫩甜玉米生产l-乳酸的方法

Info

Publication number: CN103898169B
Application number: CN201310415452.1A
Authority: CN
Inventors: 赵纪文; 郝景峰; 周建建; 张庆林; 田永; 张川川
Original assignee: SHANDONG FULLSAIL BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: SHANDONG FULLSAIL BIOTECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2033-09-12
Also published as: CN103898169A

Abstract

本发明具体涉及一种利用嫩甜玉米生产L-乳酸的方法，其特征在于以新鲜嫩甜玉米为主要原料制备发酵培养基，以52℃耐热乳酸杆菌为菌种，发酵生产L-乳酸，其具体步骤如下：1）制作嫩甜玉米浆；2）制作发酵培养基；3）发酵；本发明的有益效果：1）降低了生产成本，生产操作过程更加简单，从而降低了劳动强度，提高了工作效率；2）直接利用嫩甜玉米，可以充分利用玉米中的各种营养成分；3）降低原材料的用量；4）嫩甜玉米完全被利用，无废物产生，有利于环境的保护；5）降低了液化酶的用量；6）降低了后处理脱色工艺的难度；7）L-乳酸的得率明显提高，原材料得到了最大程度的转化。

Description

一种利用嫩甜玉米生产L-乳酸的方法

技术领域

本发明属于乳酸的制法领域，具体涉及一种利用嫩甜玉米生产L-乳酸的方法。

背景技术

乳酸作为三大有机酸(包括乳酸、柠檬酸、醋酸)之一，在食品、医药和化学工业等领域都有广泛的应用。

在食品工业领域，日前其乳酸的消费量占世界乳酸消费量的大约60%。由于乳酸的酸性柔和且稳定，在食品工业中广泛用作酸味剂、防腐剂。人体内只具有代谢L-乳酸的酶，D-乳酸不能被人体吸收，并且过量使用对人体有毒，因此，世界卫生组织提倡L-乳酸作为食品添加剂和内服药品，取代目前普遍使用的DL-乳酸。

目前在啤酒生产中己禁止使用磷酸调节麦芽汁的pH值，而改用L-乳酸。世界上四分之一的乳酸用来生产硬脂酞乳酷乳酸，其盐类大量用于面包生产，可以使面包的保存期变长。乳酸添加于烟草中，能保持烟草的湿度，提高卷烟的质量。

在医药工业领域，乳酸，特别是L-乳酸，具有很强的杀菌作用，其杀菌作用高于柠檬酸、酒石酸、唬拍酸，可以用作手术室、病房、实验室、车间等场所的消毒剂。L-乳酸、L-乳酸钠与葡萄糖、氨基酸等复合配制成输液，可治疗酸中毒及高钾血症。L-乳酸铁、L-乳酸钠、L-乳酸钙是补充金属元素的良好药品。

在化学工业等领域，乳酸可用作制革工业中的脱灰剂，还可用来处理纺织纤维，使之易于着色，增加光泽，使触感柔软。乳酸乙酯作为“绿色溶剂”可以在电子学、航空和航天以及半导体工业中作为精细金属清洁剂。在化妆品中，乳酸、乳酸钠和乳酸钙可提供保湿方面的性能。酞基乳酸酷是化妆品和保养用品中有效的乳化剂、物料填充和稳定剂，可改善皮肤结构，防止老化，起到保护皮肤的作用。

随着全球气候变暖，环境污染逐渐加重，石油资源日益短缺，开发清洁能源与环境友好材料，是国家当前十分紧迫的任务。在众多的可降解聚合物中，聚乳酸已成为21世纪最具有发展前景的绿色环保材料。聚乳酸的合成材料-L-乳酸的生产直接影响到聚乳酸的合成。因此可以说L-乳酸技术和产业的发展是聚乳酸产业发展的重要前提。

目前，国内外生产L-乳酸大多数以玉米淀粉为主要原料，玉米浆、酵母膏为氮源和生长因子等进行工业化生产，生产成本大大增加，而且原材料本身色素含量高，从而增加了后续脱色工艺的难度。因此，寻找一种处理简单并能够避免引入外源色素的原材料势在必行。

发明内容

本发明的目的在于解决目前生产L-乳酸大多数以玉米淀粉为主要原料，生产成本高、后续脱色工艺难度大的缺陷，提供一种利用嫩甜玉米生产L-乳酸的方法，其以新鲜嫩甜玉米为主要原料，生产成本低，操作过程简单，产品收率高并且利于后续脱色处理。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

即一种利用嫩甜玉米生产L-乳酸的方法，其特征在于以新鲜嫩甜玉米为主要原料制备发酵培养基，以52℃耐热乳酸杆菌为菌种，发酵生产L-乳酸，其具体步骤如下：

1）制作嫩甜玉米浆：将新鲜的嫩甜玉米110～140g/L用打浆机打碎制备嫩甜玉米浆，备用；

2）制作发酵培养基：

a.嫩甜玉米浆和酵母浸膏1～3g/L混合均匀，pH自然，115℃灭菌10min；

b.碳酸钙60～80g/L，121℃单独灭菌30min；

c.将a步骤中的嫩甜玉米浆冷却至50～52℃，以12～16U/g_嫩甜玉米加入α-淀粉酶，200～300U/g_嫩甜玉米加入糖化酶，50～60U/g_{嫩甜玉米外壳}加入酸性纤维素酶，并加入氯化钙至终浓度为0.03%～0.05%；

3）发酵：将步骤2）中b步骤制得的碳酸钙和c步骤制得的嫩甜玉米浆转入发酵罐中，放入菌种进行发酵，发酵条件为：温度为52℃，搅拌转速为100～120r/min,厌氧发酵50～60h；

所述菌种为52℃耐热乳酸杆菌，厌氧型细菌，经过一级、二级种子培养，以0.2%～0.3%的接种量接入发酵培养基中。

本发明所述的新鲜嫩甜玉米是乳熟期无霉变、无杂质、无虫害的嫩甜玉米粒。

本发明所述的嫩甜玉米外壳是指新鲜嫩甜玉米粒的外皮。

本发明的有益效果：

1）本发明液化、糖化、纤维素降解及发酵同步进行，不需要进行玉米淀粉生产的复杂操作，减少了玉米淀粉的液化、糖化以及玉米粒外壳的降解，大大降低了生产成本，生产操作过程更加简单，从而降低了劳动强度，提高了工作效率；

2）嫩甜玉米没有经过晒干处理，营养成分更加丰富。玉米淀粉经过处理后，玉米中原有的营养成分已减少了很多，而直接利用嫩甜玉米，可以充分利用玉米中的各种营养成分；

3）嫩甜玉米的外皮没有硬化，更容易被纤维素酶处理，可以增加培养基中的糖含量，从而可以降低原材料的用量；

4）嫩甜玉米完全被利用，无废物产生，有利于环境的保护；

5）嫩甜玉米种含有大量的维生素和蛋白质，从而减少了额外生长因子和氮源的用量，而且甜玉米中含有大量的水溶性多糖，从而降低了液化酶的用量；

6）无需再添加玉米浆，避免了引进色素杂质，从而降低了后处理脱色工艺的难度；

7）L-乳酸的得率明显提高，原材料得到了最大程度的转化。

附图说明

图1为酵母浸膏用量对L-乳酸产量的影响示意图。

具体实施方式

实施例1

以52℃耐热乳酸杆菌为菌种，发酵培养基配方为：嫩甜玉米110g/L,酵母浸膏1g/L，CaCO₃60g/L,pH自然。CaCO₃单独灭菌，121℃灭菌30min。

嫩甜玉米制浆后，加酵母浸膏，115℃灭菌10min，冷却至52℃，按12U/g_嫩甜玉米加入α-淀粉酶，200U/g_嫩甜玉米加入糖化酶，并加入氯化钙至终浓度为0.03%，然后将已灭菌CaCO₃转入发酵罐中。

①发酵培养基灭菌冷却后，不添加酸性纤维素酶。

②发酵培养基灭菌冷却后，以50U/g_{嫩甜玉米外壳}加入酸性纤维素酶。

以0.2%接入乳酸杆菌种子液，52℃，100r/min,厌氧发酵50h。发酵结束后，按GBT23528-2009测发酵液中的L-乳酸含量，结果见表1。

表1

实验号	L-	②
			L-乳酸含量（g/L）	80.26	98.45

实施例2

以52℃耐热乳酸杆菌为菌种，发酵培养基配方为：

①玉米淀粉140g/L,玉米浆1.6g/L，酵母浸膏3g/L，CaCO₃80g/L,pH自然。CaCO₃单独灭菌，121℃灭菌30min。

嫩甜玉米制浆后，加酵母浸膏，115℃灭菌10min，冷却至52℃，按16U/g_玉米淀粉加入α-淀粉酶，300U/g_玉米淀粉加入糖化酶，并加入氯化钙至终浓度为0.05%，然后将已灭菌CaCO₃转入发酵罐中。

②嫩甜玉米140g/L，酵母浸膏3g/L，CaCO₃80g/L,pH自然。CaCO₃单独灭菌，121℃灭菌30min。

嫩甜玉米制浆后，加酵母浸膏，115℃灭菌10min，冷却至52℃，按16U/g_嫩甜玉米加入α-淀粉酶，300U/g_嫩甜玉米加入糖化酶，60U/g_{嫩甜玉米外壳}加入酸性纤维素酶，并加入氯化钙至终浓度为0.05%，然后将已灭菌CaCO₃转入发酵罐中。

以0.3%接入乳酸杆菌种子液，52℃，120r/min,厌氧发酵60h。发酵结束后，按GBT23528-2009测发酵液中的L-乳酸含量，结果见表2。

表2

实验号	①	②
			L-乳酸含量（g/L）	118.93	123.44

①、②各取一定量发酵液离心，于610nm处检测测上清液的透光率，结果见表3。

表3

实验号	①	②
			透光率/%	56.8	82.7

实施例3

以52℃耐热乳酸杆菌为菌种，发酵培养基配方为：

①玉米淀粉140g/L,玉米浆1.6g/L，酵母浸膏分别为0、0.5、1、1.5、2、2.5、3g/L，CaCO₃80g/L,pH自然。CaCO₃单独灭菌，121℃灭菌30min。

②嫩甜玉米140g/L，CaCO₃80g/L,pH自然，酵母浸膏分别为0、0.5、1、1.5、2、2.5、3g/L。CaCO₃单独灭菌，121℃灭菌30min。

以0.3%接入乳酸杆菌种子液，52℃，120r/min,厌氧发酵60h。发酵结束后，按照GBT23528-2009测定发酵液中的L-乳酸含量以考察酵母浸膏用量对L-乳酸产量的影响，结果见图1。

实施例4

以52℃耐热乳酸杆菌为菌种，发酵培养基配方为：嫩甜玉米125g/L，CaCO₃70g/L,pH自然，酵母浸膏1.5g/L。CaCO₃单独灭菌，121℃灭菌30min。

嫩甜玉米制浆后，加酵母浸膏，115℃灭菌10min，冷却至52℃，按14U/g_嫩甜玉米加入α-淀粉酶，250U/g_嫩甜玉米加入糖化酶，55U/g_{嫩甜玉米外壳}加入酸性纤维素酶，并加入氯化钙至终浓度为0.04%，然后将已灭菌CaCO₃转入发酵罐中。

以0.25%接入乳酸杆菌种子液，52℃，115r/min,厌氧发酵55h。发酵结束后，按GBT23528-2009测发酵液中的L-乳酸含量，结果见表4。表4

L-乳酸含量（g/L）	11.39
		转化率/%	91.12

Claims

1.一种利用嫩甜玉米生产L-乳酸的方法，其特征在于以新鲜嫩甜玉米为主要原料制备发酵培养基，以52℃耐热乳酸杆菌为菌种，发酵生产L-乳酸，其具体步骤如下：

1)制作嫩甜玉米浆：将新鲜的乳熟期的嫩甜玉米粒110～140g/L用打浆机打碎制备嫩甜玉米浆，备用；

2)制作发酵培养基：

b.碳酸钙60～80g/L，121℃单独灭菌30min；

c.将a步骤中的嫩甜玉米浆冷却至52℃，以12～16U/g_嫩甜玉米加入α-淀粉酶，200～300U/g_嫩甜玉米加入糖化酶，50～60U/g_{嫩甜玉米外壳}加入酸性纤维素酶，并加入氯化钙至终浓度为0.03％～0.05％；

3)发酵：将步骤2)中b步骤制得的碳酸钙和c步骤制得的嫩甜玉米浆转入发酵罐中，放入菌种进行发酵，发酵条件为：温度为52℃，搅拌转速为100～120r/min,厌氧发酵50～60h；

所述菌种为52℃耐热乳酸杆菌，厌氧型细菌，经过一级、二级种子培养，以0.2％～0.3％的接种量接入发酵培养基中。