CN1376799A

CN1376799A - 高浓度乳酸发酵的生产方法

Info

Publication number: CN1376799A
Application number: CN 01109905
Authority: CN
Inventors: 杨枫; 高卉
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-10-30

Abstract

本发明是高浓度乳酸发酵的生产方法。采用玉米、大米、甘薯、淀粉等原料,通过酶法液化,过滤,除去皮渣、粗纤维、蛋白、脂肪等杂质,液化清液再经酶法糖化(或不糖化)添加辅料进行高浓度乳酸发酵。DL－乳酸钙含量达24%,DL－乳酸浓度达14%以上。L－乳酸钙浓度达18－20%,L－乳酸浓度达10%以上,发酵周期在72小时之内。本发明提高发酵强度,有利于乳酸产品的分离与精制,降低蒸发浓缩强度,消除发酵废渣的污染。

Description

高浓度乳酸发酵的生产方法

乳酸，特别是L-乳酸是一种重要的有机酸，它广泛应用于食品、医疗、皮革、化工、饲料等领域。近年来世界各国都在寻找消除塑料制品的白色污染而展开了大量研究。发现L-乳酸(DL-乳酸)聚合为聚乳酸，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来替代广泛使用的PVC，PP类塑料，聚乳酸进而制成多聚化合物的技术及它的性能已经解决。其关键问题是聚乳酸价格太高；合成单体L-乳酸或DL-乳酸的纯度较低。解决这两个问题，主要是改进目前L-乳酸，DL-乳酸的生产方法和提高产率。

目前乳酸主要生产方法有合成和发酵法，合成法需高温高压，工艺复杂，并生产的DL乳酸为消旋体需进一步实施光学拆分。因此目前，主要采用发酵法生产L-乳酸和DL-乳酸。

发酵法生产L-乳酸是采用米根霉，其生产工艺过程为：

玉米淀粉→液化→接入米根霉菌发酵→L-乳酸

→酸解→粗L-乳酸→精制L-乳酸

此工艺采用精制淀粉原料且不进行糖化，直接接入米根霉菌，边糖化边乳酸发酵，发酵产酸低，发酵周期长，造成生产成本高。

发酵法生产DL-乳酸是采用乳酸细菌，其生产工艺过程为：

玉米、大米、薯干等淀粉质原料→液化后不除渣或除渣→

接入乳酸细菌进行带渣或低糖浓度(一般不超10％)的乳酸发酵

→DL-乳酸钙→酸解→粗DL-乳酸→精制DL-乳酸

目前采用的DL-乳酸细菌，不具备耐糖耐高酸等特性，所以普遍采用带渣的或较低糖浓度(不超过10％)去渣清液发酵。因此造成发酵产酸低。DL-乳酸浓度只为7-8％，乳酸成本高和产品质量低。

本发明为了克服上述乳酸发酵生产中的缺点提供一种能用粗原料(玉米粉、大米粉等)，也能用精料淀粉的高糖浓度的乳酸发酵，并在较短时间内产生高转化率的高浓度乳酸的新工艺。

本发明是这样实现的：将玉米粉、大米粉、甘薯粉等经济原料或淀粉，按1∶1～1.5的比例加水调和，采用耐高温的L-淀粉酶经喷射、液化、过滤，除去皮渣、蛋白、脂肪等渣子，可用作蛋白饲料。并获得较高浓度的液化清液，再通过糖化酶糖化并添加一定量的辅料或其他营养成分，接入耐高糖(20％)、耐高酸(2％)、耐高温(50℃)的乳酸细菌(L.delbrueckii)和米根霉(Rh.oryzae)，进行静置或通风培养发酵72小时，发酵过程中不断地添加碳酸钙控制发酵醪pH不低于3.8，即可得到DL-乳酸含量达24％、DL-乳酸浓度达14％以上、L-乳酸钙浓达18-20％、L-乳酸浓度达10％以上的不发生固化的浓稠发酵液，进而加碱中和，过滤，再酸解、脱色、除盐分等精制成产品乳酸，如图1所示。

本发明采用德氏乳杆菌(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％)、高温(50℃和37℃)平板进行筛选，获得德氏乳杆菌(Ldelbruckii YJS-2-1)菌株，其耐糖浓度能力由12％提高到20％，耐乳酸能力由0.8％提高2.0％，耐温度能力由45℃提高到52℃。选育获得米根菌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％，耐温度能力由34℃提高到37℃。为高浓度乳酸发酵提供有力的保障。

本发明从高效、简便、降低生产成本和易工业化实施的角度出发，详细研究了德氏乳杆(Ldelbruckii YJS-2-1)菌株发酵，添加的辅料种类和数量，以及发酵中pH和温度的控制，获得添加最佳的辅料是麸皮(或麸皮水解液)，其添加量1％-3％。发酵初期温度为45℃～48℃。中期温度为50℃，后期温度为48℃，发酵过程以添加CaCO₃控制发酵时pH不低于3.8。

研究了米根菌(Rh.Oryzae L-A6菌株)的发酵培养和发酵条件，获得最佳培养基配方及发酵条件为：以玉米粉液化液为碳源，以玉米粉为氮源，另加适量的无机盐，于125r/m的往复摇床上，34℃培养20小时后，添加已灭菌的CaCO₃调pH至5.6～6.0后，于37℃下发酵52小时。

图1 高浓度糖乳酸发酵工艺流程图

实施例1：取玉米粉∶水＝1∶1的喷射液化醪8升，趁热过滤、挤干。用水洗三次，洗水和过滤清液合并定量10升。测干物质为152克/升。温度冷至60℃时添加糖化酶100单位/克干物质，糖化20分钟～1小时，降温至50℃，装入15升塑料桶中，并接入已活化24小时的新鲜德氏乳杆菌(L.delbrueckii，YJS-2-1)种子培养液1升，添加10～30克/升的麸皮于45～48℃下，保温箱中静置培养发酵，每隔4小时检查发酵醪的pH。若pH下降至3.8，立即添加已灭菌的CaCO₃，用木棒搅拌均匀。维持发酵醪pH在5.0～6.0。发酵70小时，发酵成熟，残还原糖检测不出。检测DL-乳酸含量达24.36％

实施例2：取玉米粉∶水＝1∶1的喷射液化醪10升，趁热过滤、挤干、用水洗三次，除渣作饲料。洗水和过滤清液合并定容为13升。测干物质为145克/升。将13升液化液升温至60℃时添加80～120单位/克淀粉的糖化酶，恒温糖化0.5～1小时，降温至50℃，装入15升塑料桶中，并接入已活化24小时的新鲜德氏乳杆菌(L.delbrueckii，YJS-2-1)种子培养液1.3升，添加10～25克/升的麸皮于45～48℃下，保温箱中静置培养发酵，每隔4小时检查发酵醪的pH。若pH下降至3.8，立即添加已灭菌的CaCO₃(重质或轻质)用木棒搅拌均匀。维持发酵PH在5.0～6.0。发酵72小时。取少量发酵醪加少量浓H₂SO₄煮沸醪液不发红，则发酵成熟。测定DL-乳酸钙含量为236克/升。

实施例3：取玉米粉∶水＝1∶1的喷射液化液10升，趁热过滤、挤干、用水洗三次，除渣作饲料。洗水和过滤清液合并定量15.5升。测干物质为145克/升。将13升液化液升温至60℃时添加80～100单位/克干物质的糖化酶和10～25克/升的麸皮，恒温糖化1小时，降温至50℃，装入20升塑料桶中，并接入已活化24小时的新鲜德氏乳杆菌(L.delbrueckii，YJS-2-1)种子培养液1.5升，于45～48℃下保温箱中培养发酵，每隔4～6小时检查发酵醪的pH。若pH下降至3.8，立即添加已灭菌的CaCO₃(重质)用木棒搅拌均匀。维持发酵醪的pH在5.0～5.0。发酵72小时。检测DL-乳酸钙含量为244克/小时。

实施例4：采用米根菌(Rh.Oryzae L-A6菌株)，经斜面活化培养24小时，转接于10％葡萄糖+1％酵母膏，振荡培养14小时。接种量为15％将种子培养液放入装液量80ml/500ml瓶中。其发酵培养基为16％玉米粉的喷射液化醪+0.8％玉米浆、0.02％KH₂PO₄、0.0068％ZnSO₄-5H₂O、0.0034％ MnSO₄5H₂O。于125/min的往复摇床上34℃培养20小时后，添加已灭菌的CaCO₃调pH，再进行发酵52小时，发酵终了，检测L-乳酸达100.2克/升，L-乳酸对葡萄糖转化率达90％。

Claims

1、一种高浓度乳酸发酵的生产方法，本发明的特征在于采用玉米粉、大米粉、甘薯粉或淀粉为原料，经过添加L-淀粉酶的喷射液化，过滤除渣，获得高浓度液化液，再经糖化，接入耐高糖、高酸、高温的德氏乳杆菌(L.delbrueckii，YJS-2-1)菌株和米根菌(Rh.oryzacL-A6)菌株，添加适量的辅料(麸皮、麦根、玉米浆、麸皮水解液)。发酵中通过添加CaCO₃控制pH，发酵72小时，DL-乳酸钙含量达24％，DL-乳酸浓度达14％以上，L-乳酸钙浓度达18～20％，L-乳酸浓度达10％以上。

2、按照权利要求1所述的高浓度乳酸发酵的方法，其特征在于发酵过程中德氏乳杆菌(L.delbrueckii，YJS-2-1)菌株添加1～3％的麸皮或添加1～2％麦根。米根菌(Rh.oryzac)L-A6菌株添加0.5～1.0％玉米浆和适量的无机盐。