本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵，更具體地說，它涉及一種高白度發(fā)酵丙酸鈉及其制備方法。

背景技術：

1、丙酸鈉作為酸性防腐劑，對于霉菌、酵母菌及細菌等具有廣泛的抗菌作用，丙酸鈉起防腐作用主要是因為未離解的丙酸，所以在酸性ph中最活潑。丙酸鈉用作食品保鮮劑，適于糕點中作防腐劑和用作面包防霉劑，且因為對人體幾乎無毒性，所以應用越來越廣泛。傳統(tǒng)的丙酸鈉生產方法主要是采用氫氧化鈉（naoh）或碳酸鈉（na2co3）中和丙酸（c3h6o2）溶液，上述中和方法生產丙酸鈉雖簡單易行，但存在純度低、環(huán)境污染、處理復雜和成本高等缺陷。

2、隨著生物技術的發(fā)展，發(fā)酵法制備丙酸鈉逐漸受到關注。發(fā)酵丙酸鈉是利用微生物在特定條件下，通過發(fā)酵過程生產獲得丙酸鈉，具有發(fā)酵原料環(huán)保可再生，發(fā)酵過程溫和，生成的副產物較少，純化步驟簡單，有助于提高最終丙酸鈉產品純度等優(yōu)點。且發(fā)酵丙酸鈉應用廣泛，在食品工業(yè)中常作膨松劑、面團調節(jié)劑、緩沖劑、組織改進劑、固化劑、營養(yǎng)增補劑、螯合劑等；如作焙制品、糕點膨松劑；面包、餅干的助酵劑、緩沖劑、果膠固化劑（凝膠作用）；酵母食料肉類制品組織改進劑；用于釀造還可增加糖化力，提高發(fā)酵能力等等。盡管發(fā)酵法制備丙酸鈉相對傳統(tǒng)的化學中和方法有許多優(yōu)勢，但現有發(fā)酵方法普遍存在丙酸鈉產品收率低、白度低、透光率低等缺陷，嚴重限制了發(fā)酵丙酸鈉的應用?；谝陨详愂?，本發(fā)明供了一種高白度發(fā)酵丙酸鈉及其制備方法。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種高白度發(fā)酵丙酸鈉及其制備方法。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種高白度發(fā)酵丙酸鈉的制備方法，采用如下的技術方案：

3、一種高白度發(fā)酵丙酸鈉的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、控制組分包括復合碳源34-42g/l、蛋白胨14-20g/l、磷酸二氫鈉2-3g/l、磷酸二氫鉀1.0-1.5g/l、七水硫酸鎂0.25-0.45g/l、二水氯化鈣0.02-0.04g/l、硫酸錳0.01-0.014g/l、硫酸鐵0.005-0.01g/l，初始ph為6.5-7.0，配制獲得發(fā)酵培養(yǎng)基；

5、s2、將丙酸桿菌種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基中進行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵溫度30-37℃，以100-140rpm攪拌混勻流加液堿維持發(fā)酵ph至6.5-7.0，發(fā)酵培養(yǎng)48-72h后，加改性膨潤土升溫攪拌處理，得丙酸鈉發(fā)酵液；

6、s3、將丙酸鈉發(fā)酵液經陶瓷膜和超濾膜依次過濾后蒸發(fā)濃縮，加酸調節(jié)ph后，噴霧干燥，即得高白度發(fā)酵丙酸鈉。

7、優(yōu)選的，所述步驟s1中復合碳源包括質量比28-30:1-3:1-3的乳酸、半乳糖醛酸和甘油。

8、優(yōu)選的，所述步驟s2中丙酸桿菌種子液由以下方法獲得：

9、a1、將丙酸桿菌接種到活化培養(yǎng)基中，30-37℃厭氧培養(yǎng)36-48h，得到活化菌種；

10、a2、將活化菌種接入種子培養(yǎng)基中，30-37℃厭氧培養(yǎng)至od600至6.8-7.5，得到丙酸桿菌種子液。

11、優(yōu)選的，所述步驟a1中丙酸桿菌為產丙酸丙酸桿菌、謝氏丙酸桿菌、詹氏丙酸桿菌中的至少一種。

12、優(yōu)選的，所述步驟a2中活化菌種接種量為8-12%。

13、優(yōu)選的，所述步驟a2中種子培養(yǎng)基的組分組成如下：葡萄糖15-20g/l、蛋白胨8-12g/l、牛肉膏4-6g/l、瓊脂8-12g/l、磷酸二氫鉀3-5g/l、磷酸氫二鉀2-4g/l、七水硫酸鎂0.3-1g/l、七水硫酸亞鐵0.1-0.5g/l，ph為6.4-6.8。

14、優(yōu)選的，所述步驟s2中丙酸桿菌種子液的接種量為10-20%。

15、優(yōu)選的，所述丙酸桿菌種子液包括體積比1:1的產丙酸丙酸桿菌種子液和詹氏丙酸桿菌種子液。

16、優(yōu)選的，所述步驟s2中改性膨潤土由以下方法制得：

17、b1、將膨潤土加入到0.2-0.5m鹽酸溶液中，攪拌處理0.5-1h后，加入膨潤土質量1-5%的槐糖脂繼續(xù)攪拌處理1-2h，洗滌至中性，得預處理膨潤土；

18、b2、將聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸鈉依次加入到去離子水中，加熱至80-90℃，攪拌溶解得聚合物溶液，向聚合物溶液中加入預處理膨潤土，保溫攪拌處理1-2h后，洗滌、干燥即得改性膨潤土。

19、優(yōu)選的，所述步驟b1中膨潤土和鹽酸溶液的質量比為1:8-12。

20、優(yōu)選的，所述步驟b2中聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸鈉和去離子水的質量比為1-3:1-3:10-15；聚合物溶液和預處理膨潤土的質量比為10:1.8-3。

21、優(yōu)選的，所述步驟s3中陶瓷膜孔徑為10-50nm，陶瓷膜過濾溫度為15-45℃，過濾壓力為0.18-0.25mpa；超濾膜孔徑為500-1000da，超濾膜過濾溫度為15-40℃，過濾壓力為0.45-0.8mpa。

22、優(yōu)選的，所述步驟s3中蒸發(fā)濃縮溫度為65-85℃，濃縮倍數為10-15倍。

23、優(yōu)選的，所述步驟s3中加酸調節(jié)ph具體指：加濃鹽酸調節(jié)ph值至5-7。

24、優(yōu)選的，所述步驟s3中噴霧干燥條件為：進風溫度180-200℃，出風溫度90-120℃，霧化頻率210-230hz，進料速率0.7-1.5l/h。

25、第二方面，本發(fā)明提供了一種高白度發(fā)酵丙酸鈉，采用如下的技術方案：

26、一種高白度發(fā)酵丙酸鈉，由上述高白度發(fā)酵丙酸鈉的制備方法制備而得。

27、綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

28、本發(fā)明將丙酸桿菌種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基中進行厭氧發(fā)酵，發(fā)酵過程中流加液堿維持發(fā)酵ph，發(fā)酵完成后加改性膨潤土升溫攪拌處理，獲得丙酸鈉發(fā)酵液，本發(fā)明選用的丙酸桿菌中，產丙酸丙酸桿菌具有高產丙酸能力，適應性強，能夠顯著提高丙酸鈉收率；謝氏丙酸桿菌具有發(fā)酵速度快，良好的營養(yǎng)特性，能夠產生改善培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分；詹氏丙酸桿菌具有高代謝活性，高耐受性，能夠快速轉化碳源為丙酸，提高發(fā)酵效率和產物產量；本發(fā)明發(fā)現，采用組合菌株發(fā)酵獲得的產品質量較單一菌株會有進一步的改善，原因是組合菌株在發(fā)酵過程中能夠相互協調，優(yōu)化代謝平衡，實現代謝途徑的多樣化和互補，提高整體發(fā)酵效率和產量，避免單一菌株代謝過程中的副產物，降低雜質的生成，進而有效減少不利因素對產品純度、收率、白度和透光率的影響。

29、本發(fā)明采用乳酸、半乳糖醛酸和甘油作為復合碳源，能夠提供多樣化的營養(yǎng)成分，滿足丙酸桿菌的生長和代謝需求，其中，乳酸作為丙酸桿菌生長的主要碳源，能夠直接參與代謝途徑，提高丙酸的產量，多糖降解產物半乳糖醛酸能夠通過丙酸桿菌降解轉化為簡單糖類，進一步被利用，提高整體的碳源利用率，甘油能夠通過三羧酸循環(huán)產生更多的能量和中間代謝物，進一步促進丙酸的合成；通過控制乳酸、半乳糖醛酸和甘油的用量，能夠有效平衡菌體生長和代謝產物的生成，避免單一碳源導致的代謝副產物，降低雜質的生成，進一步提高產品純度、收率、白度和透光率。

30、本發(fā)明將膨潤土加鹽酸溶液分散后，加槐糖脂處理獲得預處理膨潤土，再加由聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸鈉加去離子水獲得的聚合物溶液處理，獲得改性膨潤土；酸處理能夠活化膨潤土，提高其比表面積和孔隙結構，增強其對有機物和金屬離子的吸附能力，槐糖脂的引入能夠增加膨潤土的親水性和分散性，提高其在水溶液中穩(wěn)定性的同時，還能夠提高膨潤土的吸附選擇性；聚合物溶液的加入能夠進一步提高膨潤土在水溶液中的分散性，防止顆粒團聚，提高吸附效果的同時，能夠增加膨潤土的吸附位點，提高其對小分子雜質和離子的吸附容量；在發(fā)酵完成后，加入改性膨潤土升溫攪拌處理，能夠有效去除細小懸浮物和微生物殘留，提高后續(xù)的過濾效率，減少損失，提高產品收率；改性膨潤土具有較大的比表面積和良好的吸附性能，能夠有效吸附發(fā)酵液中的色素、金屬離子和其他有機雜質，從而顯著提高產品的白度；采用改性膨潤土處理后的發(fā)酵液中雜質減少，陶瓷膜和超濾膜的過濾效果更好，最終產品的白度和透光率進一步獲得提高。