一種高粱籽粒的處理方法及發(fā)酵生產(chǎn)檸檬酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，設(shè)及一種高梁巧粒的處理方法及發(fā)酵 生產(chǎn)巧樣酸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 巧樣酸是世界上生產(chǎn)量和使用量最大的有機(jī)酸，是一種重要的化工產(chǎn)品，具有廣 泛的用途。巧樣酸主要用于食品工業(yè)，如酸味劑、緩沖劑、抗氧化劑、風(fēng)味增進(jìn)劑、膠凝劑、調(diào) 色劑等，而且醫(yī)藥、飼料、化工、電子、紡織、石油、皮革、建筑、攝影、塑料、鑄造和陶瓷等工業(yè) 領(lǐng)域都有十分廣闊的應(yīng)用，市場(chǎng)需求量逐年增加。我國(guó)是最大的巧樣酸生產(chǎn)和出口國(guó)，生產(chǎn) 工藝先進(jìn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，特別是獨(dú)創(chuàng)W玉米、馨干等淀粉質(zhì)原料的深層發(fā)酵指數(shù)居世界前 列。
[0003] 當(dāng)前，國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)巧樣酸的最主要淀粉質(zhì)原料為玉米。然而，隨著玉米價(jià)格的快 速攀升，原料已經(jīng)成為巧樣酸成品的主要成本。因此，巧樣酸生產(chǎn)企業(yè)都迫切尋找成本更加 低廉的淀粉質(zhì)原料，甚至采用混合原料發(fā)酵。其中，進(jìn)口木馨的應(yīng)用較為普遍，但木馨發(fā)酵 降低了副產(chǎn)品的價(jià)值，增加了提取難度。另外，小麥粉逐漸被應(yīng)用于巧樣酸發(fā)酵，并且分離 得到的谷元粉附加值較高，但小麥粉的分離效果影響發(fā)酵轉(zhuǎn)化率，并且采用小麥粉替代不 僅需要新增谷航粉分離設(shè)備，增加投資，原工藝設(shè)備無(wú)法充分利用。因此，在避免增加和改 變?cè)O(shè)備和工藝流程的條件下，選擇其他價(jià)格低廉、產(chǎn)量高、淀粉含量高、易儲(chǔ)藏運(yùn)輸、副價(jià) 值高的原料來(lái)替代玉米發(fā)酵生產(chǎn)巧樣酸是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
[0004] 對(duì)比多種淀粉質(zhì)原料，比較產(chǎn)量、價(jià)格、淀粉含量、營(yíng)養(yǎng)成分、儲(chǔ)藏條件、應(yīng)用范圍 等多項(xiàng)因素，高梁作為一種非糧農(nóng)作物，其種植范圍廣，總產(chǎn)量高，淀粉含量與玉米相近，含 氨基酸種類(lèi)一致，總蛋白質(zhì)含量稍高，并且易于儲(chǔ)藏，是替代玉米的理想原料。但由于高梁 巧粒中單寧含量相對(duì)較高，影響其應(yīng)用價(jià)值。
[000引單寧也稱(chēng)較酸或丹寧酸，呈褐色，具有強(qiáng)烈的苦澀味，影響適口性;單寧能與蛋白 質(zhì)和消化酶結(jié)合，影響蛋白質(zhì)和氨基酸的利用率。正是單寧的存在，使得高梁作為重要的淀 粉質(zhì)作物，卻很少作為原料用于發(fā)酵生產(chǎn)。因此，要利用高梁巧粒發(fā)酵生產(chǎn)巧樣酸，需要克 服高梁?jiǎn)螌帉?duì)菌體生長(zhǎng)的抑制作用;消除單寧對(duì)提取工序的影響；W及提高副產(chǎn)品的價(jià)值。
[0006]目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于高梁巧粒發(fā)酵生產(chǎn)巧樣酸的研究較少，也沒(méi)有其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的相 關(guān)報(bào)道。在中國(guó)公布號(hào)為〔化028641854、公布日為2013.01.09的發(fā)明專(zhuān)利中，公開(kāi)了一種利 用高梁粉發(fā)酵生產(chǎn)巧樣酸的方法，W黑曲霉為生產(chǎn)菌株，將其接入W高梁粉為主要碳源的 液體發(fā)酵培養(yǎng)基中進(jìn)行巧樣酸的發(fā)酵生產(chǎn)，在發(fā)酵罐中進(jìn)行通風(fēng)培養(yǎng)，發(fā)酵液經(jīng)過(guò)提取后 可獲得無(wú)水巧樣酸或一水巧樣酸結(jié)晶。該方法并沒(méi)有提出和解決高梁?jiǎn)螌帉?duì)發(fā)酵和巧樣酸 提取等工序的負(fù)面影響，而且所達(dá)到的技術(shù)效果并不理想，轉(zhuǎn)化率低于93%，其生產(chǎn)應(yīng)用價(jià) 值受到嚴(yán)重影響。其次，該方法并不是100%W高梁作為原料，而是W高梁作為主要碳源，需 要高梁和玉米兩條原料處理生產(chǎn)線(xiàn)，增加運(yùn)行成本。另外，還需要考慮菌種對(duì)高梁的適應(yīng) 性，種子和發(fā)酵培養(yǎng)基均需要添加部分玉米原料，工藝相對(duì)復(fù)雜，增加了控制難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明目的在于提供一種可W完全替代玉米發(fā)酵生產(chǎn)巧樣酸的 非糧原料的處理方法及生產(chǎn)巧樣酸的方法。該方法不僅可W消除高梁?jiǎn)螌帉?duì)發(fā)酵和巧樣酸 提取等工序的負(fù)面影響，而且在不增加設(shè)備投資和改變?cè)に嚵鞒痰臈l件下，高梁可W完 全替代玉米發(fā)酵生產(chǎn)巧樣酸，工藝簡(jiǎn)單，易控制，并且發(fā)酵轉(zhuǎn)化率、生產(chǎn)周期相近，成本降低 160元/噸巧樣酸。
[0008] 為了達(dá)到W上目的，本發(fā)明人進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，添加氨氧化鋼和兩次高溫 噴射處理均能使高梁?jiǎn)螌幟摱?，降低其?duì)菌體生長(zhǎng)的抑制，兩種處理方式結(jié)合效果更佳。高 梁?jiǎn)螌幟摱倦m然能降低部分抑制作用，但單寧W及高溫噴射產(chǎn)生的有害色素還是會(huì)對(duì)發(fā)酵 及提取產(chǎn)生影響。為了進(jìn)一步減少高梁?jiǎn)螌幒蜕夭⒄{(diào)整培養(yǎng)基氮源，將大部分的高梁液 化液進(jìn)行過(guò)濾，去掉含單寧含量最多的高梁皮渣;并且將得到的糖液進(jìn)行活性炭脫色，大幅 降低培養(yǎng)基中單寧和色素含量，不僅有利于菌體生長(zhǎng)和發(fā)酵結(jié)果，而且對(duì)后續(xù)提取工序也 取到促進(jìn)作用。
[0009] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高梁巧粒的處理方法及發(fā)酵生產(chǎn)巧樣酸的方法， 包括如下步驟： (1) 將高梁巧粒進(jìn)行粉碎后所得高梁粉與50~9(TC熱水，按比例混合均勻，用氨氧化鋼 調(diào)節(jié)pH后，加入α-淀粉酶； (2) 將步驟（1)所得粉漿經(jīng)過(guò)兩次噴射，艦試合格后得到液化液;將一定比例液化液經(jīng) 過(guò)板框過(guò)濾去掉濾渣得到糖液;再經(jīng)過(guò)脫色板框得到脫色糖液； (3) 將步驟(2)所得液化液，用熱水將總糖濃度稀釋到8~12%，總氮為0.15~0.4%，配制 成種子培養(yǎng)基，并接入黑曲霉抱子培養(yǎng)成種子液； (4) 將步驟(2)所得液化液和脫色糖液混合，使得混合液總糖為14~18%，總氮為0.06~ 0.13%，制成發(fā)酵培養(yǎng)基;將步驟(3)中所得種子液轉(zhuǎn)接至發(fā)酵培養(yǎng)基中，發(fā)酵培養(yǎng)結(jié)束后得 到發(fā)酵液； 巧)將步驟(4)所得發(fā)酵液經(jīng)固液分離去除固形物，再經(jīng)巧鹽法或色譜分離法提取得到 巧樣酸。
[0010] 進(jìn)一步地，步驟(1)中所述高梁巧粒進(jìn)行粉碎后，過(guò)60目篩后得到高梁粉。
[0011] 進(jìn)一步地，步驟（1)中所述熱水可W是自來(lái)水、巧鹽中和產(chǎn)生廢糖水、色譜分離產(chǎn) 生殘液、冷凝水其中的一種或一種W上。
[0012] 進(jìn)一步地，步驟(1)中所述比例為1:2.5~1:4。
[0013] 進(jìn)一步地，步驟(1)中所述抑為5~6.5。
[0014] 進(jìn)一步地，步驟(1)中所述α-淀粉酶的添加量為15~30U/g高梁粉。
[0015] 進(jìn)一步地，步驟(2)中所述兩次噴射為一次噴射溫度97~108°C，二次噴射溫度115 ~135Γ。
[0016] 優(yōu)選地，步驟(2 )中所述比例為70%~100〇/〇。
[0017] 優(yōu)選地，步驟(2)中所述濾渣富含高梁蛋白和纖維，可作為蛋白飼料使用。
[0018] 優(yōu)選地，步驟(2)中所述脫色板框W活性炭作為填料，脫色糖液的標(biāo)準(zhǔn)為濁度小于 50 NTU，420nm透光率大于5〇/〇。
[0019] 優(yōu)選地，將步驟(2)所得液化液，用熱水將總糖濃度稀釋到8~12%，加入氮源使得 總氮為〇.15~0.4〇/〇。
[0020] 優(yōu)選地，氮源為無(wú)機(jī)氮源和有機(jī)氮源中一種或一種W上，無(wú)機(jī)氮源為硫酸錠和/或 硝酸錠;有機(jī)氮源為玉米漿、玉米淀粉渣、玉米液化液、豆巧粉、棉巧粉、蛋白腺、酵母膏中的 一種或一種W上。
[0021] 進(jìn)一步地，步驟(3)中所述黑曲霉抱子接入量為接種后濃度為15~50萬(wàn)個(gè)/毫升， 最佳為30萬(wàn)個(gè)/毫升。
[0022] 進(jìn)一步地，步驟(3)中所述種子培養(yǎng)條件為:溫度37°C，通過(guò)溶氧濃度反饋調(diào)控，調(diào) 整攬拌轉(zhuǎn)速、通風(fēng)比例和罐壓將溶氧溶度控制在初始濃度20%W上，培養(yǎng)24~30h。
[0023] 優(yōu)選地，步驟(4)中所述發(fā)酵培養(yǎng)條件為:溫度37°C，通過(guò)溶氧濃度反饋調(diào)控，調(diào)整 攬拌轉(zhuǎn)速、通風(fēng)比例和罐壓將溶氧溶度控制在初始濃度40% W上。
[0024] 優(yōu)選地，高梁巧粒通過(guò)與玉米粉、小麥粉、木馨粉、淀粉中的一種或一種W上混合 發(fā)酵生產(chǎn)巧樣酸。 本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于： 高梁營(yíng)養(yǎng)成分與玉米相近，現(xiàn)有黑曲霉菌種W高梁作為主要碳源和氮源，適應(yīng)性較好， 發(fā)酵指標(biāo)相近，無(wú)需經(jīng)過(guò)篩選獲取適用于高梁的菌種。
[0025] 通過(guò)氨氧化鋼強(qiáng)堿的作用和兩次高溫噴射液化將高梁?jiǎn)螌庍M(jìn)行脫毒，并且通過(guò)板 框過(guò)濾，將單寧含量較高的皮渣分離出來(lái)，并對(duì)糖液進(jìn)行脫色處理，有效降低糖液中單寧和 有害色素的含量，避免單寧及色素對(duì)菌體生長(zhǎng)及發(fā)酵結(jié)果的影響，更有利于巧樣酸提取;同 時(shí)，由于堿處理及兩次高溫噴射的脫毒效果，也提高了液化液分離后高梁淀粉渣作為飼料 的應(yīng)用價(jià)值。
[0026] 另外，不增加設(shè)備投資和改變?cè)に嚵鞒痰臈l件下，高梁可W完全替代玉米作為 單一原料發(fā)酵生產(chǎn)巧樣酸；相比多條線(xiàn)混合原料發(fā)酵，工藝和流程更加簡(jiǎn)單，設(shè)備投入更 小，并且發(fā)酵轉(zhuǎn)化率、生產(chǎn)周期相近，成本可下降160元/噸巧樣酸。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 實(shí)施例1 高梁巧粒進(jìn)行粉碎后，過(guò)60目篩;所得高梁粉與50°C自來(lái)水，按1:2.5料水比混合均勻， 用氨氧化鋼將漿料抑調(diào)節(jié)至6.5，按30U/g高梁粉的添加量加入高溫α-淀粉酶;所得粉漿先 經(jīng)過(guò)97 °C噴射，再經(jīng)過(guò)135 °C噴射，艦試呈淺棟色后得到合格液化液。將90%液化液經(jīng)過(guò)板框 過(guò)濾去掉濾渣，得到糖液再經(jīng)過(guò)活性炭脫色板框脫色，脫色糖液濁度小于50NTU，420nm透光 率大于5%后配制培養(yǎng)基。
[0028] 種子培養(yǎng)基配制:液化液與自來(lái)水混合將總糖濃度稀釋到12%，加入豆巧粉使得總 氮為0.4%，配制成種子培養(yǎng)基。種子培養(yǎng)條件為:溫度37°C，通過(guò)調(diào)整攬拌轉(zhuǎn)速、通風(fēng)比例或