乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法及循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于乳酸發(fā)酵技術領域，具體涉及一種乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法及其用于循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的應用。本發(fā)明所述預處理方法包括將乳酸發(fā)酵液經(jīng)過濾分離獲取的菌體渣以復合介質(zhì)進行預處理的步驟，經(jīng)預處理后的菌體渣經(jīng)過濾分離獲得可溶營養(yǎng)物質(zhì)及不可溶雜質(zhì)；所述復合介質(zhì)包括硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉。本發(fā)明所述乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，利用所述復合介質(zhì)處理后的可溶營養(yǎng)物質(zhì)(包含菌體和未消耗的營養(yǎng))可以繼續(xù)參與發(fā)酵，分離出的菌體作為營養(yǎng)氮源返回發(fā)酵工序循環(huán)使用，減少發(fā)酵培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)的用量，既解決了發(fā)酵廢渣出路問題，又降低原輔材料消耗，而復合介質(zhì)也可循環(huán)使用，實現(xiàn)了資源循環(huán)利用。
【專利說明】
乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法及循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于乳酸發(fā)酵技術領域，具體涉及一種乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法及用于循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的應用?！颈尘凹夹g】
[0002]乳酸作為三大有機酸(包括乳酸、檸檬酸、醋酸)之一，是以淀粉質(zhì)為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵精制而成的一種有機酸，在食品、醫(yī)藥和化學工業(yè)等領域都有廣泛的應用。
[0003]在食品工業(yè)領域中，由于乳酸的酸性柔和且穩(wěn)定，在食品工業(yè)中廣泛用作酸味劑、 防腐劑之用，因此，食品領域中乳酸的消費量占世界乳酸總消費量的大約60%。由于人體內(nèi)只具有代謝L-乳酸的酶，而D-乳酸則不能被人體吸收，并且過量使用會對人體有毒。因此， 世界衛(wèi)生組織提倡以L-乳酸作為食品添加劑和內(nèi)服藥品，取代目前普遍使用的DL-乳酸。同時，在啤酒生產(chǎn)領域中己禁止使用磷酸調(diào)節(jié)麥芽汁的pH值，而改用L-乳酸作為調(diào)節(jié)劑。據(jù)調(diào)查，世界上四分之一的乳酸用來生產(chǎn)硬脂酞乳酷乳酸，而其鹽類則由于可以使面包的保存期變長被大量用于面包生產(chǎn)。另外，將乳酸添加于煙草中，能夠保持煙草的濕度，提高卷煙的質(zhì)量。
[0004]在醫(yī)藥工業(yè)領域中，乳酸特別是L-乳酸，因具有很強的殺菌作用，甚至其殺菌作用高于檸檬酸、酒石酸、琥珀酸等常見消毒劑，可以用作手術室、病房、實驗室、車間等場所的消毒劑。研究表明，L-乳酸、L-乳酸鈉與葡萄糖、氨基酸等復合配制成輸液，可治療酸中毒及高鉀血癥，L-乳酸鐵、L-乳酸鈉、L-乳酸鈣更是補充金屬元素的良好藥品。
[0005]在化學工業(yè)等領域中，乳酸可用作制革工業(yè)中的脫灰劑，還可用來處理紡織纖維， 使之易于著色，增加光澤，使觸感柔軟。乳酸乙酯作為“綠色溶劑”可以在電子學、航空和航天以及半導體工業(yè)中作為精細金屬清潔劑。在化妝品中，乳酸、乳酸鈉和乳酸鈣可提供保濕方面的性能，而酞基乳酸鋯是化妝品和保養(yǎng)用品中有效的乳化劑、物料填充和穩(wěn)定劑，可改善皮膚結(jié)構，防止老化，起到保護皮膚的作用。
[0006]隨著全球氣候變暖、環(huán)境污染逐漸加重，以及石油資源日益短缺，開發(fā)清潔能源與環(huán)境友好材料是國家當前十分緊迫的任務。在眾多的可降解聚合物中，聚乳酸已成為21世紀最具有發(fā)展前景的綠色環(huán)保材料。聚乳酸的合成材料一L-乳酸的生產(chǎn)則直接影響到聚乳酸的合成。因此可以說L-乳酸技術和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是聚乳酸產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要前提。
[0007]目前，國內(nèi)外生產(chǎn)L-乳酸的工藝大多數(shù)以玉米淀粉為主要原料，通過適宜的乳酸菌發(fā)酵制得L-乳酸。我國乳酸發(fā)酵工業(yè)化生產(chǎn)過程中糖化和發(fā)酵工序多為分步進行，致使乳酸生產(chǎn)周期長，操作單元多，很難連續(xù)生產(chǎn);在現(xiàn)有專利和文獻中，也有一些提到了同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的技術，由于原料的不同，工藝也各不相同，而由于發(fā)酵所需pH值的限制，同步糖化發(fā)酵很不易控制，導致發(fā)酵液殘?zhí)歉?，糖利用率低，發(fā)酵液分離純化困難，難以工業(yè)化實施。在此基礎上，中國專利CN103789362A公開了一種預糖化及同步糖化發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，包括如下步驟:(1)原料制備:玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化和過濾；制得DE值為22 % -28 %的液化糖液，液化糖液中總糖含量為120-180g/L;(2)預糖化:將液化糖液加入經(jīng)過消毒和滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)進行預糖化，得到發(fā)酵料液；(3)邊糖化邊發(fā)酵。該方法能夠明顯縮短糖化的時間，進而縮短乳酸生產(chǎn)周期，但是，該工藝在進行發(fā)酵分離產(chǎn)物后， 發(fā)酵所得的菌體渣中除了含有菌體外，還含有未消耗完的營養(yǎng)以及鈣等其它金屬離子，一方面導致發(fā)酵培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)造成浪費，同時還存在發(fā)酵廢渣污染的問題，造成資源浪費。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為此，本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，以解決現(xiàn)有技術中發(fā)酵菌體分離時導致營養(yǎng)物質(zhì)浪費及廢渣污染的問題。
[0009]為解決上述技術問題，本發(fā)明所述的乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，包括將乳酸發(fā)酵液經(jīng)過濾分離獲取的菌體渣以復合介質(zhì)進行預處理的步驟，經(jīng)預處理后的菌體渣經(jīng)過濾分離獲得可溶營養(yǎng)物質(zhì)及不可溶雜質(zhì)；
[0010]所述復合介質(zhì)包括硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉。 所述硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉的質(zhì)量比為1-5:1-3:1-4:1_3 〇
[0011]所述復合介質(zhì)的用量占所述菌體渣質(zhì)量的10_20wt%。
[0012]所述預處理步驟于20-30°C下處理30-50min。[〇〇13] 所述預處理步驟后的過濾分離步驟為離心過濾，所述離心轉(zhuǎn)速為1000-1200rpm。
[0014]所述預處理步驟中，向菌體渣和復合介質(zhì)的混合物加入水，將菌體渣和復合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復合介質(zhì)在水溶液中的總質(zhì)量濃度為10_50wt %。
[0015]本發(fā)明還公開了一種循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，包括如下步驟:
[0016](1)原料制備:取玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化步驟制得玉米漿液，經(jīng)過濾分離后，得到液化糖液和玉米淀粉渣；
[0017](2)預糖化:將制得的液化糖液加入發(fā)酵罐內(nèi)，加入糖化酶進行預糖化處理，得到發(fā)酵料液；
[0018](3)預糖化結(jié)束后，向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并接種入乳酸菌液及糖化酶進行同步糖化發(fā)酵，同時檢測乳酸的產(chǎn)量；
[0019](4)將所得發(fā)酵料液過濾，并將所得固體菌體渣按照上述乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法進行處理，同時將過濾分離后得到的可溶營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)至發(fā)酵罐中進行下一循環(huán)的發(fā)酵之用；
[0020](5)經(jīng)步驟(4)中固液分離后得到的乳酸料液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到含乳酸濃縮液。 [0021 ]所述步驟(3)中，所述邊糖化邊發(fā)酵步驟具體包括:預糖化結(jié)束后，向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加入氨水溶液調(diào)節(jié)發(fā)酵料液的pH為6.0±0.1，待發(fā)酵料液的溫度達到50 ± 2 °C時添加占發(fā)酵料液總體積6 % -12 %的乳酸菌液，待乳酸菌液的0D62q值達到9.5-12時，向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，并保持該溫度下繼續(xù)發(fā)酵;待發(fā)酵料液的0D62Q值達到10時，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH為5.5 ± 0.1，并繼續(xù)按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶50-100U/g加入糖化酶進行同步糖化發(fā)酵。
[0022]所述步驟(2)中，所述預糖化步驟中，所述糖化酶的加入量為按照液化糖液中每克總糖加入400-600U/g計，并控制發(fā)酵液于50-70°C、pH4.5±0.1條件下進行預糖化處理。
[0023]所述步驟(4)中，還包括將分離得到的不可溶雜質(zhì)干燥并制備脫硫劑的步驟。所述不可溶雜質(zhì)主要為金屬雜質(zhì)及其他。[〇〇24]本發(fā)明所述乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，利用硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉為復合介質(zhì)，對發(fā)酵后的菌體渣進行預處理，由于發(fā)酵菌體渣中除了含有菌體、未消耗完的營養(yǎng)外，還含有鈣等影響前期發(fā)酵的其它金屬離子，本發(fā)明所述復合介質(zhì)可有效分離菌體渣中的可溶和不可溶物質(zhì)(防止菌液中酸基丟失)，經(jīng)過本發(fā)明所述復合介質(zhì)處理后的可溶營養(yǎng)物質(zhì)(包含菌體和未消耗的營養(yǎng))可以繼續(xù)參與發(fā)酵，而分離出的不可溶雜質(zhì)主要為金屬雜質(zhì)，包括鈣離子，經(jīng)干燥可作為熱電廠脫硫劑使用。而且，本發(fā)明采用離心分離的方法快速分離出菌體，分離出的菌體作為營養(yǎng)氮源返回發(fā)酵工序循環(huán)使用，減少發(fā)酵培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)的用量，既解決了發(fā)酵廢渣出路問題，又降低原輔材料消耗，而復合介質(zhì)也可循環(huán)使用，實現(xiàn)了資源循環(huán)利用。
[0025]本發(fā)明所述循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，以現(xiàn)有邊糖化邊發(fā)酵的乳酸生產(chǎn)工藝為基礎，結(jié)合所述乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法實現(xiàn)菌體的循環(huán)利用，利用單批次菌種即可實現(xiàn)多循環(huán)發(fā)酵，所述菌體渣經(jīng)過預處理后，不僅其發(fā)酵乳酸的效率沒有降低，反而因為攜帶了發(fā)酵液中的殘余營養(yǎng)物質(zhì)而有助于提升后續(xù)循環(huán)中的糖酸轉(zhuǎn)化率，實現(xiàn)了乳酸發(fā)酵生產(chǎn)的最大化收益?！靖綀D說明】
[0026]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中，
[0027]圖1為本發(fā)明所述循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的工藝流程圖?！揪唧w實施方式】 [〇〇28] 實施例1
[0029]本實施例所述循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，包括如下步驟:
[0030](1)原料制備:取玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化和過濾；制得DE值為22 %的液化糖液，液化糖液中總糖含量為120g/L;
[0031](2)預糖化:預糖化溫度為59°C，將液化糖液加入經(jīng)過消毒和滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)進行預糖化;加入質(zhì)量分數(shù)為3 %的鹽酸調(diào)節(jié)液化糖液pH為4.5 ± 0.1，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶400U，并向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，保持罐內(nèi)壓力0.2Mpa，預糖化時間4小時，得到發(fā)酵料液;所得發(fā)酵料液中DX值為88%;
[0032](3)邊糖化邊發(fā)酵:預糖化結(jié)束后向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加入質(zhì)量分數(shù)為30 %的氨水溶液以保持發(fā)酵料液的pH為5.9，待發(fā)酵料液的溫度降到48 °C時添加發(fā)酵料液總體積6 %的乳酸菌液，乳酸菌液的0D62Q值為10，并一直保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度為48 °C，并向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，檢測發(fā)酵料液的0D62q值，待發(fā)酵料液的0D62q值上升到10 時，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH到5.5，再次加入糖化酶，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶100U，發(fā)酵46小時后檢測乳酸菌不再產(chǎn)酸，發(fā)酵結(jié)束；
[0033](4)將所得發(fā)酵料液過濾，固液分離得到固體菌渣和乳酸料液，將所得固體菌體渣稱重，并加入占所述菌渣重量l〇wt%的復合介質(zhì)(本實施例中復合介質(zhì)包括質(zhì)量比為1:3:1:3的硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉)進行預處理，向菌體渣和復合介質(zhì)的混合物加入水，將菌體渣和復合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復合介質(zhì)在水溶液中的總質(zhì)量濃度為20wt%，于20°C溫度下靜置處理50min，并將處理后的菌液于 1000-1200rpm轉(zhuǎn)速下離心過濾，再次固液分離分別得到可溶營養(yǎng)物質(zhì)和不可溶雜質(zhì)；
[0034]所述可溶營養(yǎng)物質(zhì)用于循環(huán)至發(fā)酵罐中進行下一循環(huán)的發(fā)酵之用，而所得不可溶雜質(zhì)(主要為金屬雜質(zhì))可經(jīng)干燥、粉碎后用于制備脫硫劑；
[0035](5)經(jīng)步驟(4)中固液分離后得到的乳酸料液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到含乳酸濃縮液，檢測發(fā)酵濃縮液中殘總糖含量為0.4%，殘還原糖為0.15%，糖酸轉(zhuǎn)化率達到95.3%。
[0036]按照上述步驟(1)-(5)的條件循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，所述步驟(3)中的菌種均為經(jīng)過上一循環(huán)步驟(4)中預處理后循環(huán)返回至發(fā)酵罐的菌種，連續(xù)進行5個循環(huán)的連續(xù)發(fā)酵，檢測每循環(huán)發(fā)酵結(jié)束后乳酸發(fā)酵液中的殘?zhí)乔闆r，并計算糖酸轉(zhuǎn)化率。[〇〇37]本實施例中，按照上述條件進行5次循環(huán)發(fā)酵處理后，2-4次循環(huán)過程中的糖酸轉(zhuǎn)化率分別為95.5%、95.8%、96.1 %、96.8%。可見，本發(fā)明所述循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的工藝， 利用單批次菌種即可實現(xiàn)多循環(huán)發(fā)酵，所述菌體渣經(jīng)過預處理后，不僅其發(fā)酵乳酸的效率沒有降低，反而因為攜帶了發(fā)酵液中的殘余營養(yǎng)物質(zhì)而有助于提升后續(xù)循環(huán)中的糖酸轉(zhuǎn)化率，可見，本發(fā)明所述乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，不僅最大化的利用了發(fā)酵液中的營養(yǎng)物質(zhì)，同時解決了廢棄菌體渣污染的問題。
[0038]實施例2
[0039]本實施例所述循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，包括如下步驟:
[0040](1)原料制備:玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化和過濾；制得DE值為28%的液化糖液，液化糖液中總糖含量為180g/L;
[0041](2)預糖化:控制預糖化溫度為70°C，將液化糖液加入經(jīng)過消毒和滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)進行預糖化;加入質(zhì)量分數(shù)為2 %的硫酸調(diào)節(jié)液化糖液pH為4.4，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶400U，并向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，保持罐內(nèi)壓力0.1Mpa，預糖化時間6小時，得到發(fā)酵料液;所得發(fā)酵料液中DX值為89%;
[0042](3)邊糖化邊發(fā)酵:預糖化結(jié)束后向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加入質(zhì)量分數(shù)20%的氨水溶液以保持發(fā)酵料液的pH為6.0，待發(fā)酵料液的溫度降到50°C時添加發(fā)酵料液總體積10 %的乳酸菌液，乳酸菌液的〇D62Q值為12，并一直保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度為50 °C，并向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，檢測發(fā)酵料液的0D62q值，待發(fā)酵料液的0D62q值上升到10 時，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH到5.4，繼續(xù)加入糖化酶，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶100U，發(fā)酵47小時后，檢測乳酸菌不再產(chǎn)酸，此時發(fā)酵結(jié)束；
[0043](4)將所得發(fā)酵料液過濾，固液分離得到固體菌渣和乳酸料液，將所得固體菌體渣稱重，并加入占所述菌渣重量15wt%的復合介質(zhì)(包括質(zhì)量比為5:1:4:1的硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉)進行預處理，向菌體渣和復合介質(zhì)的混合物加入水，將菌體渣和復合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復合介質(zhì)在水溶液中的總質(zhì)量濃度為15wt%，于30°C溫度下靜置處理30min，并將處理后的菌液于1000-1200rpm轉(zhuǎn)速下離心過濾，再次固液分離分別得到可溶營養(yǎng)物質(zhì)和不可溶雜質(zhì)；
[0044]所述可溶營養(yǎng)物質(zhì)用于循環(huán)至發(fā)酵罐中進行下一循環(huán)的發(fā)酵之用，而所得不可溶雜質(zhì)則可經(jīng)干燥、粉碎后用于制備脫硫劑；
[0045](5)經(jīng)步驟(4)中固液分離后得到的乳酸料液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到含乳酸濃縮液，檢測發(fā)酵濃縮液中殘總糖含量為0.4%，殘還原糖為0.15%，糖酸轉(zhuǎn)化率達到95.3%。
[0046]按照上述步驟(1)-(5)的條件循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，所述步驟(3)中的菌種均為經(jīng)過上一循環(huán)步驟(4)中預處理后循環(huán)返回至發(fā)酵罐的菌種，連續(xù)進行5個循環(huán)的連續(xù)發(fā)酵，檢測每循環(huán)發(fā)酵結(jié)束后乳酸發(fā)酵液中的殘?zhí)乔闆r，并計算糖酸轉(zhuǎn)化率。[〇〇47]本實施例中，按照上述條件進行5次循環(huán)發(fā)酵處理后，2-4次循環(huán)過程中的糖酸轉(zhuǎn)化率分別為95.6%、95.9%、96.2%、96.8%。可見，本發(fā)明所述循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的工藝， 利用單批次菌種即可實現(xiàn)多循環(huán)發(fā)酵，所述菌體渣經(jīng)過預處理后，不僅其發(fā)酵乳酸的效率沒有降低，反而因為攜帶了發(fā)酵液中的殘余營養(yǎng)物質(zhì)而有助于提升后續(xù)循環(huán)中的糖酸轉(zhuǎn)化率，可見，本發(fā)明所述乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，不僅最大化的利用了發(fā)酵液中的營養(yǎng)物質(zhì)，同時解決了廢棄菌體渣污染的問題。
[0048]實施例3
[0049]本實施例所述循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，包括如下步驟:
[0050](1)原料制備:玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化和過濾；制得DE值為25%的液化糖液，液化糖液中總糖含量為140g/L;
[0051](2)預糖化:預糖化溫度為50°C，將液化糖液加入經(jīng)過消毒和滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)進行預糖化;加入質(zhì)量分數(shù)為1 %的鹽酸調(diào)節(jié)液化糖液pH為4.6，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶600U，并向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，保持罐內(nèi)壓力0.4Mpa，預糖化時間3.5小時，得到發(fā)酵料液，所得發(fā)酵料液中DX值為90% ;
[0052](3)邊糖化邊發(fā)酵:預糖化結(jié)束后向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加入質(zhì)量分數(shù)為30 %的氨水溶液以保持發(fā)酵料液的pH為6.2，待發(fā)酵料液的溫度降到52 °C時添加發(fā)酵料液總體積8 %的乳酸菌液，乳酸菌液的0D62Q值為9.5，并一直保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度為 52°C，并向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，檢測發(fā)酵料液的0D62Q值，待發(fā)酵料液的0D62Q值上升到10 時，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH到5.6，加入糖化酶，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶80U，發(fā)酵45小時后檢測乳酸菌不再產(chǎn)酸，發(fā)酵結(jié)束；[〇〇53](4)將所得發(fā)酵料液過濾，固液分離得到固體菌渣和乳酸料液，將所得固體菌體渣稱重，并加入占所述菌渣重量15wt%的復合介質(zhì)(包括質(zhì)量比為3:2:3:2的硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉)進行預處理，向菌體渣和復合介質(zhì)的混合物加入水，將菌體渣和復合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復合介質(zhì)在水溶液中的總質(zhì)量濃度為25wt%，于25°C溫度下靜置處理40min，并將處理后的菌液于1000-1200rpm轉(zhuǎn)速下離心過濾，再次固液分離分別得到可溶營養(yǎng)物質(zhì)和不可溶雜質(zhì)；
[0054]所述可溶營養(yǎng)物質(zhì)用于循環(huán)至發(fā)酵罐中進行下一循環(huán)的發(fā)酵之用，而所得雜質(zhì)可經(jīng)干燥、粉碎后用于制備脫硫劑；
[0055](5)經(jīng)步驟(4)中固液分離后得到的乳酸料液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到含乳酸濃縮液，檢測發(fā)酵濃縮液中殘總糖含量為0.35%，殘還原糖為0.13%，糖酸轉(zhuǎn)化率達到95.6%。
[0056]按照上述步驟(1)-(5)的條件循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，所述步驟(3)中的菌種均為經(jīng)過上一循環(huán)步驟(4)中預處理后循環(huán)返回至發(fā)酵罐的菌種，連續(xù)進行5個循環(huán)的連續(xù)發(fā)酵，檢測每循環(huán)發(fā)酵結(jié)束后乳酸發(fā)酵液中的殘?zhí)乔闆r，并計算糖酸轉(zhuǎn)化率。[〇〇57]本實施例中，按照上述條件進行5次循環(huán)發(fā)酵處理后，2-4次循環(huán)過程中的糖酸轉(zhuǎn)化率分別為95.8 %、96.0 %、96.2 %、96.7 %。可見，本發(fā)明所述循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的工藝， 利用單批次菌種即可實現(xiàn)多循環(huán)發(fā)酵，所述菌體渣經(jīng)過預處理后，不僅其發(fā)酵乳酸的效率沒有降低，反而因為攜帶了發(fā)酵液中的殘余營養(yǎng)物質(zhì)而有助于提升后續(xù)循環(huán)中的糖酸轉(zhuǎn)化率，可見，本發(fā)明所述乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，不僅最大化的利用了發(fā)酵液中的營養(yǎng)物質(zhì)，同時解決了廢棄菌體渣污染的問題。
[0058]實施例4
[0059]本實施例所述循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，包括如下步驟:
[0060](1)原料制備:玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化和過濾；制得DE值為28%的液化糖液，液化糖液中總糖含量為180g/L;
[0061](2)預糖化:預糖化溫度為60°C，將液化糖液加入經(jīng)過消毒和滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)進行預糖化;再加入質(zhì)量分數(shù)為1 %的硫酸調(diào)節(jié)液化糖液pH為4.4，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶500U，并向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，保持罐內(nèi)壓力0.05Mpa，預糖化時間3小時，得到發(fā)酵料液;所得發(fā)酵料液中DX值為90 % ;
[0062](3)邊糖化邊發(fā)酵:預糖化結(jié)束后向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加入質(zhì)量分數(shù)25%的氨水溶液以保持發(fā)酵料液的pH為6.0，待發(fā)酵料液的溫度降到49°C時添加發(fā)酵料液總體積6 %的乳酸菌液，至乳酸菌液的0D62Q值為9.5，并一直保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度為 49°C，并向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，檢測發(fā)酵料液的0D62Q值，待發(fā)酵料液的0D62Q值上升到10 時，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH到5.5，繼續(xù)加入糖化酶，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶50U，發(fā)酵45.5小時后檢測乳酸菌不再產(chǎn)酸，發(fā)酵結(jié)束；
[0063](4)將所得發(fā)酵料液過濾，固液分離得到固體菌渣和乳酸料液，將所得固體菌體渣稱重，并加入占所述菌渣重量15wt%的復合介質(zhì)(包括質(zhì)量比為2:2.5:2:2.5的硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉)進行預處理，向菌體渣和復合介質(zhì)的混合物加入水，將菌體渣和復合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復合介質(zhì)在水溶液中的總質(zhì)量濃度為30wt%，于25°C溫度下靜置處理40min，并將處理后的菌液于1000-1200rpm轉(zhuǎn)速下離心過濾，再次固液分離分別得到可溶營養(yǎng)物質(zhì)和不可溶雜質(zhì)；
[0064]所述可溶營養(yǎng)物質(zhì)用于循環(huán)至發(fā)酵罐中進行下一循環(huán)的發(fā)酵之用，而所得雜質(zhì)可經(jīng)干燥、粉碎后用于制備脫硫劑；
[0065](5)經(jīng)步驟(4)中固液分離后得到的乳酸料液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到含乳酸濃縮液，檢測發(fā)酵濃縮液中殘總糖含量為0.33%，殘還原糖為0.12%，糖酸轉(zhuǎn)化率達到95.4%。
[0066]按照上述步驟(1)-(5)的條件循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，所述步驟(3)中的菌種均為經(jīng)過上一循環(huán)步驟(4)中預處理后循環(huán)返回至發(fā)酵罐的菌種，連續(xù)進行5個循環(huán)的連續(xù)發(fā)酵，檢測每循環(huán)發(fā)酵結(jié)束后乳酸發(fā)酵液中的殘?zhí)乔闆r，并計算糖酸轉(zhuǎn)化率。[〇〇67]本實施例中，按照上述條件進行5次循環(huán)發(fā)酵處理后，2-4次循環(huán)過程中的糖酸轉(zhuǎn)化率分別為95.8 %、96.2 %、96.6 %、96.9 %?？梢姡景l(fā)明所述循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的工藝， 利用單批次菌種即可實現(xiàn)多循環(huán)發(fā)酵，所述菌體渣經(jīng)過預處理后，不僅其發(fā)酵乳酸的效率沒有降低，反而因為攜帶了發(fā)酵液中的殘余營養(yǎng)物質(zhì)而有助于提升后續(xù)循環(huán)中的糖酸轉(zhuǎn)化率，可見，本發(fā)明所述乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，不僅最大化的利用了發(fā)酵液中的營養(yǎng)物質(zhì)，同時解決了廢棄菌體渣污染的問題。
[0068] 實施例5
[0069]本實施例所述循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，包括如下步驟:
[0070](1)原料制備:玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化和過濾；制得DE值為27 %的液化糖液，液化糖液中總糖含量為175g/L;
[0071](2)預糖化:預糖化溫度為55°C，將液化糖液加入經(jīng)過消毒和滅菌的發(fā)酵罐內(nèi)進行預糖化;再加入質(zhì)量分數(shù)為1 %的磷酸調(diào)節(jié)液化糖液pH為4.5，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶500U，并向發(fā)酵罐中通入無菌空氣，保持罐內(nèi)壓力0.4Mpa，預糖化時間1小時，得到發(fā)酵料液，所得發(fā)酵料液中DX值為93% ;
[0072](3)邊糖化邊發(fā)酵:預糖化結(jié)束后向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加入質(zhì)量分數(shù)為30 %的氨水溶液以保持發(fā)酵料液的pH為5.9，待發(fā)酵料液的溫度降到51°C時添加發(fā)酵料液總體積6 %的乳酸菌液，乳酸菌液的0D62Q值為11，并一直保持發(fā)酵罐內(nèi)溫度為51 °C，并向發(fā)酵罐內(nèi)通入無菌空氣，檢測發(fā)酵料液的0D62q值，待發(fā)酵料液的0D62q值上升到10 時，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH到5.6，加入糖化酶，糖化酶的加入量按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶50U，發(fā)酵45小時后檢測乳酸菌不再產(chǎn)酸，發(fā)酵結(jié)束；
[0073](4)將所得發(fā)酵料液過濾，固液分離得到固體菌渣和乳酸料液，將所得固體菌體渣稱重，并加入占所述菌渣重量15wt%的復合介質(zhì)(包括質(zhì)量比為4:1.5:3.5:1.5的硫酸銨、 乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉)進行預處理，向菌體渣和復合介質(zhì)的混合物加入水，將菌體渣和復合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復合介質(zhì)在水溶液中的總質(zhì)量濃度為40wt%，于25°C溫度下靜置處理40min，并將處理后的菌液于1000-1200rpm轉(zhuǎn)速下離心過濾，再次固液分離分別得到可溶營養(yǎng)物質(zhì)和不可溶雜質(zhì)；
[0074]所述可溶營養(yǎng)物質(zhì)用于循環(huán)至發(fā)酵罐中進行下一循環(huán)的發(fā)酵之用，而所得雜質(zhì)可經(jīng)干燥、粉碎后用于制備脫硫劑；
[0075](5)經(jīng)步驟(4)中固液分離后得到的乳酸料液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到含乳酸濃縮液，檢測發(fā)酵濃縮液中殘總糖含量為0.30%，殘還原糖為0.10%，糖酸轉(zhuǎn)化率達到95.8%。
[0076]按照上述步驟(1)-(5)的條件循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸，所述步驟(3)中的菌種均為經(jīng)過上一循環(huán)步驟(4)中預處理后循環(huán)返回至發(fā)酵罐的菌種，連續(xù)進行5個循環(huán)的連續(xù)發(fā)酵，檢測每循環(huán)發(fā)酵結(jié)束后乳酸發(fā)酵液中的殘?zhí)乔闆r，并計算糖酸轉(zhuǎn)化率。[〇〇77]本實施例中，按照上述條件進行5次循環(huán)發(fā)酵處理后，2-4次循環(huán)過程中的糖酸轉(zhuǎn)化率分別為95.9 %、96.2 %、96.4%、96.9 %?？梢姡景l(fā)明所述循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的工藝， 利用單批次菌種即可實現(xiàn)多循環(huán)發(fā)酵，所述菌體渣經(jīng)過預處理后，不僅其發(fā)酵乳酸的效率沒有降低，反而因為攜帶了發(fā)酵液中的殘余營養(yǎng)物質(zhì)而有助于提升后續(xù)循環(huán)中的糖酸轉(zhuǎn)化率，可見，本發(fā)明所述乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，不僅最大化的利用了發(fā)酵液中的營養(yǎng)物質(zhì)，同時解決了廢棄菌體渣污染的問題。
[0078]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，其特征在于，包括將乳酸發(fā)酵液經(jīng)過濾分離獲取 的菌體渣以復合介質(zhì)進行預處理的步驟，經(jīng)預處理后的菌體渣經(jīng)過濾分離獲得可溶營養(yǎng)物 質(zhì)及不可溶雜質(zhì)；所述復合介質(zhì)包括硫酸銨、乙二胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉。2.根據(jù)權利要求1所述的乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，其特征在于，所述硫酸銨、乙二 胺四乙酸二鈉鹽、十二烷基磺酸鈉以及檸檬酸鈉的質(zhì)量比為1-5:1-3:1-4:1-3。3.根據(jù)權利要求1或2所述的乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，其特征在于，所述復合介質(zhì) 的用量占所述菌體渣質(zhì)量的10_20wt%。4.根據(jù)權利要求3所述的乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，其特征在于，所述預處理步驟于 20-30 °C 下處理 30-50min。5.根據(jù)權利要求4所述的乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，其特征在于，所述過濾分離步驟 為離心過濾，所述離心轉(zhuǎn)速為1000-1200rpm。6.根據(jù)權利要求1-5任一項所述的乳酸發(fā)酵菌體渣預處理方法，其特征在于，向菌體渣 和復合介質(zhì)的混合物加入水，將菌體渣和復合介質(zhì)制成水溶液混勻，菌體渣和復合介質(zhì)在 水溶液中的總質(zhì)量濃度為10_50wt%。7.—種循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，其特征在于，包括如下步驟:(1)原料制備:取玉米經(jīng)過除雜、粉碎、調(diào)漿、噴射液化步驟制得玉米漿液，經(jīng)過濾分離 后，得到液化糖液和玉米淀粉渣；(2)預糖化:將制得的液化糖液加入發(fā)酵罐內(nèi)，加入糖化酶進行預糖化處理，得到發(fā)酵 料液；(3)預糖化結(jié)束后，向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并接種入乳酸菌液及糖化酶進行同步糖 化發(fā)酵，同時檢測乳酸的產(chǎn)量；(4)將所得發(fā)酵料液過濾，并將所得固體菌體渣按照權利要求1-6任一項所述的預處理 方法進行處理，同時將過濾分離后得到的可溶營養(yǎng)物質(zhì)循環(huán)至發(fā)酵罐中進行下一循環(huán)的發(fā) 酵之用；(5)經(jīng)步驟(4)中固液分離后得到的乳酸料液經(jīng)蒸發(fā)濃縮后得到含乳酸濃縮液。8.根據(jù)權利要求7所述的循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述 邊糖化邊發(fā)酵步驟具體包括:預糖化結(jié)束后，向發(fā)酵料液中加入酵母膏，并向發(fā)酵料液中加 入氨水溶液調(diào)節(jié)發(fā)酵料液的pH為6.0 ± 0.1，待發(fā)酵料液的溫度達到50 ± 2 °C時添加占發(fā)酵 料液總體積6%-12%的乳酸菌液，待乳酸菌液的OD62Q值達到9.5-12時，向發(fā)酵罐內(nèi)通入無 菌空氣，并保持該溫度下繼續(xù)發(fā)酵;待發(fā)酵料液的〇D62Q值達到10時，調(diào)節(jié)發(fā)酵料液pH為5.5 ±0.1，并繼續(xù)按照液化糖液中每克總糖加入糖化酶50-100U/g加入糖化酶進行同步糖化發(fā) 酵。9.根據(jù)權利要求8所述的循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述 預糖化步驟中，所述糖化酶的加入量為按照液化糖液中每克總糖加入400U/g計，并控制發(fā) 酵液于50-70°(:、？114.5±0.1條件下進行預糖化處理。10.根據(jù)權利要求9所述的循環(huán)發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，還 包括將分離得到的不可溶雜質(zhì)干燥并制備脫硫劑的步驟。
【文檔編號】C12P7/56GK106086093SQ201610613705
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月29日 公開號201610613705.X, CN 106086093 A, CN 106086093A, CN 201610613705, CN-A-106086093, CN106086093 A, CN106086093A, CN201610613705, CN201610613705.X
【發(fā)明人】張國宣, 穆鵬宇, 師媛媛, 崔洋, 崔耀軍, 張樹銀, 邢曉霞, 顧永華, 張亞輝, 楊清翔, 楚慧靈, 范小輝, 魏坤, 羅智慧
【申請人】河南金丹乳酸科技股份有限公司