一种预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法技术

本发明专利技术公开一种预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，包括如下步骤：（1）原料制备：玉米经过除杂、粉碎、调浆、喷射液化和过滤；制得DE值为22%～28%的液化糖液，液化糖液中总糖含量为120～180g/L；（2）预糖化：将液化糖液加入经过消毒和灭菌的发酵罐内进行预糖化，得到发酵料液；（3）边糖化边发酵。本发明专利技术能够缩短糖化时间，进而缩短乳酸生产周期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产乳酸的方法，特别涉及一种预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法。
技术介绍
乳酸是以淀粉质为原料，经微生物发酵精制而成的一种有机酸。目前我国乳酸发酵工业化生产过程中糖化和发酵工序多为分步进行，致使乳酸生产周期长，操作单元多，很难连续生产；如中国专利文献CN101851644A公开的一种利用糖清液发酵生产乳酸的方法中，原料糖清液的制备过程中，糖化至少就需要20个小时。国内外很多研究机构也进行了相关研究，但由于发酵pH的限制，且过程不易控制，糖化和发酵工序仍很难同步进行，其发酵时间长，发酵结束后的发酵液残糖高，收率低，分离纯化困难，难以工业化应用。在现有专利和文献中，也有一些提到了同步糖化发酵生产乳酸的技术，由于原料的不同，工艺也各不相同，而由于发酵所需pH值的限制（发酵pH值通常为6.0，而这时糖化酶基本处于失活状态），同步糖化发酵不易控制，发酵液残糖高，糖利用率低，发酵液分离纯化困难，难以工业化实施。如公开的专利技术专利一种以木薯粉为原料生产L-乳酸的方法（申请号：201010151503.0）中提到了以木薯粉为原料同步糖化发酵生产乳酸的方法，采用向液化液中直接加入糖化酶和菌种，由于液化液中木薯粉中的少量纤维等固形物未进行分离，其发酵结束后的提纯难度较大，该方法为实验室的应用方法，发酵残糖及最终产品收率等问题限制了很难工业化应用。公开的专利技术专利一种产L-乳酸的菌株及用该菌同步糖化发酵菊芋生产L-乳酸的方法（申请号：200810235365.7）中提到采用菊芋粉同步糖化发酵生产乳酸，同样是直接加入糖化酶和菌种，且为分批加料，发酵液残糖高，分离纯化困难。公开的专利技术专利一种利用米根霉同步糖化发酵产乳酸的方法（申请号：201210104598.X）、一种乳酸的制备方法（申请号：201110435800.2）、一种由无患子种壳制备乳酸的方法（申请号：201110380874.0）等专利同样存在以上问题，且发酵时间长，发酵糖利用率低，分离纯化困难，难以工业化应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种能够缩短糖化时间，进而缩短乳酸生产周期的预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，包括如下步骤：（1）原料制备：玉米经过除杂、粉碎、调浆、喷射液化和过滤；制得DE值为22%～28%的液化糖液，液化糖液中总糖含量为120～180g/L；（2）预糖化：将液化糖液加入经过消毒和灭菌的发酵罐内进行预糖化，得到发酵料液；（3）边糖化边发酵。上述预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，在步骤（2）中：预糖化温度为60±1℃，加入质量分数为1-5%的无机酸调节液化糖液pH为4.2±1,糖化酶的加入量按照液化糖液中每克总糖加入糖化酶400～600U，并向发酵罐中通入无菌空气，保持罐内压力0.05-0.4Mpa，预糖化时间1-6小时。上述预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，无机酸为盐酸、硫酸或磷酸。上述预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，在步骤（2）中：首先向液化糖液中加入助催化剂，然后再加入无机酸调节液化糖液的pH。上述预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，助催化剂为钠盐、钾盐、钙盐或铵盐。上述预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，钠盐为盐酸盐、硫酸盐或磷酸盐，钾盐为盐酸盐、硫酸盐或磷酸盐，钙盐为盐酸盐、硫酸盐或磷酸盐，铵盐为盐酸盐、硫酸盐或磷酸盐。上述预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，在液化糖液中：钠盐、钾盐、钙盐或铵盐的浓度为0.005-0.02mol/L。上述预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，在步骤（3）中：预糖化结束后向发酵料液中加入酵母膏，并向发酵料液中加入质量分数为30%的氨水溶液或者质量分数20%-25%的氢氧化钙悬浊液以保持发酵料液的pH为6.0±0.1，待发酵料液的温度降到50±2℃时添加发酵料液总体积6%-12%的乳酸菌液，乳酸菌液的OD620值为9.5-12，并一直保持发酵罐内温度为50±2℃，并向发酵罐内通入无菌空气，检测发酵料液的OD620值，待发酵料液的OD620值上升到10时，调节发酵料液pH到5.5±0.1，加入糖化酶，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克总糖加入糖化酶50～100U，检测乳酸菌不再产酸，发酵结束。本专利技术的有益效果是：本专利技术中的发酵料液是液化糖液仅经过短时间预糖化后产生的料液，正常乳酸生产过程中的糖化时间通常为36小时左右，在工业化生产过程中，糖化时间过长，占用储料罐多，易造成发酵不能连续进行。而在本专利技术中，预糖化时不加入助催化剂的情况下，液化糖液经过4-6个小时预糖化后产生的发酵料液，就能满足乳酸菌菌种发酵前期对还原糖的需求（在工业化生产中，乳酸菌菌种发酵前期，发酵料液DX值达到88%及以上时足以满足乳酸菌菌种生长的需要，有利于乳酸菌的繁殖和生长，不会造成发酵周期长及发酵料液残糖过高；另外，发酵料液DX值达到88%及以上时，同步糖化的情况下，后期发酵时不会发生糖供不及的情况）；预糖化时加入助催化剂的情况下，液化糖液仅经过1-4个小时预糖化后产生的发酵料液，就能满足乳酸菌菌种发酵前期对还原糖的需求；尤其是在加入磷酸铵作为助催化剂，可以大大缩短预糖化的时间，液化糖液只经过1-2个小时预糖化后产生的发酵料液，就能满足乳酸菌菌种发酵前期对还原糖的需求。在加入乳酸菌之后，发酵料液OD620值小于10时，料液pH为6.0±0.1，这时糖化酶活性低，基本不糖化，此时发酵料液的环境适宜乳酸菌快速生长，而不利于乳酸菌产酸；在发酵料液OD620值大于10时，这时发酵罐内的乳酸菌种已经进入稳定期，调节发酵料液pH为5.5±0.1，由于pH值的降低，一定程度限制了乳酸菌菌种的生长，但可促进乳酸菌将发酵料液中的糖转化成酸（同时乳酸菌菌种生长也需要利用料液中的糖），使得乳酸菌菌种生长与发酵产酸达到平衡状态。经过试验发现，发酵料液pH为5.5±0.1时糖化酶的活性较pH为4.2±0.1略低，但仍能进行糖化，而这时乳酸菌在发酵产酸的同时，糖化也在同时进行，糖化产生的糖与乳酸菌菌种生长消耗的糖及发酵产酸消耗的糖达到平衡状态，使得发酵与糖化连续进行；因而缩短了乳酸整体发酵时间，提高了糖酸转化率，并能实现连续工业化生产。从加入菌种计算到发酵结束，发酵时间46小时左右，发酵料液中残总糖含量≤0.4%，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）原料制备：玉米经过除杂、粉碎、调浆、喷射液化和过滤；制得DE值为22%～28%的液化糖液，液化糖液中总糖含量为120～180g/L；（2）预糖化：将液化糖液加入经过消毒和灭菌的发酵罐内进行预糖化，得到发酵料液；（3）边糖化边发酵。

【技术特征摘要】
1.一种预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）原料制备：玉米经过除杂、粉碎、调浆、喷射液化和过滤；制得DE
值为22%～28%的液化糖液，液化糖液中总糖含量为120～180g/L；
（2）预糖化：将液化糖液加入经过消毒和灭菌的发酵罐内进行预糖化，
得到发酵料液；
（3）边糖化边发酵。
2.根据权利要求1所述的预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，其特征在
于，在步骤（2）中：预糖化温度为60±1℃，加入质量分数为1-5%的无机
酸调节液化糖液pH为4.2±1,糖化酶的加入量按照液化糖液中每克总糖
加入糖化酶400～600U，并向发酵罐中通入无菌空气，保持罐内压力
0.05-0.4Mpa，预糖化时间1-6小时。
3.根据权利要求2所述的预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，其特征在
于，无机酸为盐酸、硫酸或磷酸。
4.根据权利要求2所述的预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，其特征在
于，在步骤（2）中：首先向液化糖液中加入助催化剂，然后再加入无机酸
调节液化糖液的pH。
5.根据权利要求4所述的预糖化及同步糖化发酵生产乳酸的方法，其特征在
于，助催化剂为钠盐、钾盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉洁，穆鹏宇，崔耀军，石从亮，姜建友，张国宣，顾永华，王浩，张树银，邢晓霞，崔红梅，李艳坤，郑磊，闫跃华，张亚辉，范晓辉，
申请(专利权)人：河南金丹乳酸科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41