一种柠檬酸制曲的方法

技术领域

本发明属于柠檬酸发酵技术领域，具体涉及一种柠檬酸制曲的方法。

背景技术

柠檬酸是一种非常重要的有机酸，广泛用于食品工业、制药、日用化工等工业部门。

目前，黑曲霉(Aspergillus niger)利用糖类发酵生成柠檬酸是重要的生物合成途径。优良的菌种对于柠檬酸发酵起着决定性的作用，我国柠檬酸发酵达到了相当高的水平，但是现有的主要问题是：柠檬酸行业制备黑曲霉麸曲还是采用传统工艺，采用麦麸，淘洗麸皮，工作量大，需要大量人力物力，费力，能耗大。用高含量淀粉的麸皮需逐次反复淘洗、清洗，直至把麸皮清洗干净保证无淀粉方可投于使用，这样的清洗过程劳动量大，浪费能源，工艺繁琐。而且，若麸皮淘洗不净，导致麸曲染菌率高，无法形成标准化生产。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用豆粕粉作为单一培养基制作黑曲霉孢子的生产工艺，豆粕粉无需淘洗，制得的黑曲霉能直接投入发酵罐中进行发酵，简化生产工艺，降低生产劳动量，与传统工艺相比，大大降低了劳动强度，提高了生产效率，同时使得柠檬酸制曲标准化，更适合大规模的工业化生产。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案。

本发明提供一种柠檬酸制曲的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将豆粕粉与水按1:(1～2)的重量比混合，搅拌均匀，装入三角瓶进行灭菌；

(2)将黑曲霉菌种接入步骤(1)灭菌好的豆粕粉中进行培养得到黑曲霉孢子，其中培养温度为32～34℃，培养时间为10～12天；

(3)将步骤(2)得到的黑曲霉孢子接入发酵罐中培养，发酵生产柠檬酸。

在黑曲霉菌种的培养中，培养基的成分对微生物发酵产物的形成有很大的影响，必须满足微生物的能量、元素和特殊养分的需求。本发明人通过实验惊讶地发现，采用豆粕粉作为单一培养基制作黑曲霉孢子，制得的黑曲霉孢子能直接投入发酵罐进行发酵，而且与传统工艺采用的小麦麸皮、玉米芯培养基相比，采用豆粕粉制曲，大大简化了生产工艺步骤，而且柠檬酸产酸量稳定。

在一些实施方案中，本发明步骤(1)中所述豆粕粉与水的重量比为1:(1～2)，例如可以为1:1.0、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9、1:2.0。如果水的比例较大，培养基浓度减低，会对后续柠檬酸产酸造成很大的影响。

优选地，步骤(1)中所述豆粕粉与水的重量比为1:(1.2～1.6)，更优选为1:1.5。

在一些实施方案中，本发明步骤(2)中接种黑曲霉菌种后的培养温度为32～34℃，该温度范围下，黑曲霉生长稳定，有效降低了黑曲霉的淘汰率。

优选地，步骤(2)中接种黑曲霉菌种后的培养温度为33～34℃，培养时间为10～11天。

优选地，步骤(2)中接种黑曲霉菌种后的培养温度为33℃，培养时间为11天。

在一些实施方案中，本发明步骤(2)中所述黑曲霉菌种采用如下步骤制备：将黑曲霉接种于PDA斜面培养基上活化，培养温度为35～37℃，培养时间为5～7天。

在一些实施方案中，本发明所述豆粕粉中总蛋白含量≥55.0％，优选地，总蛋白含量≥60.0％、≥65.0％或≥70.0％。

在一些实施方案中，本发明所述豆粕粉中豆粕粉残渣≤8.0％。

在一些实施方案中，本发明所述豆粕粉的干燥失重≤12.0％。

在一些实施方案中，本发明所述豆粕粉可采用市售豆粕粉成品。

本发明具有以下有益效果：

本发明的柠檬酸制曲的方法中，令人惊讶的发现，仅利用豆粕粉单独一种培养基制作黑曲霉孢子，意外地简化了制曲工艺，节约了生产步骤和成本，豆粕粉无需淘洗，克服了使用小麦麸皮、玉米芯等天然农作物为原料制曲中由于小麦麸皮、玉米芯等因产地不同、质量有所差异而直接影响黑曲霉麸曲的质量的问题。

另外，本发明的方法还能够使制曲程序标准化，采用的豆粕粉蛋白含量高，性质稳定，质量可控，解决了含高淀粉的麸皮逐次反复淘洗、清洗的复杂工艺以及由于麸皮淘洗不净，导致麸曲染菌率高的问题。

本发明通过仅利用豆粕粉单一培养基制曲进行黑曲霉的培养，该工艺简化了柠檬酸发酵中制曲培养过程的繁琐工艺，优化了柠檬酸菌种的培养工艺，降低了生产劳动量，节约了人力成本和能源成本，不需要复杂的淘洗设备，制得麸曲在发酵工艺中稳定，转化率较高，保证了黑曲霉生长的稳定性，降低了淘汰率，而且，简化的制曲工艺并没有影响柠檬酸产酸量。与传统工艺相比，本发明的柠檬酸制曲方法降低了劳动强度，同时使得制曲标准化，更适合大规模的工业化生产。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种柠檬酸制曲的方法，包括以下步骤：

(1)将黑曲霉接种于PDA斜面培养基上活化，培养温度为37℃，培养时间为5天，得到黑曲霉菌种。

(2)将豆粕粉与水按1:1.5的重量比混合，搅拌均匀至无聚团，装入三角瓶进行灭菌；将步骤(1)的黑曲霉菌种接入灭菌好的豆粕粉中进行培养，培养温度为33℃，培养时间为11天，得到黑曲霉孢子。

(3)将得到的黑曲霉孢子接入50L发酵罐中培养，发酵生产柠檬酸。

本实施例中，豆粕粉中总蛋白含量≥60％。

实施例2

本实施例提供一种柠檬酸制曲的方法，包括以下步骤：

(1)将黑曲霉接种于PDA斜面培养基上活化，培养温度为36℃，培养时间为5天，得到黑曲霉菌种。

(2)将豆粕粉与水按1:1的重量比混合，搅拌均匀至无聚团，装入三角瓶进行灭菌；将步骤(1)的黑曲霉菌种接入灭菌好的豆粕粉中进行培养，培养温度为34℃，培养时间为10天，得到黑曲霉孢子。

(3)将得到的黑曲霉孢子接入50L发酵罐中培养，发酵生产柠檬酸。

本实施例中，豆粕粉中总蛋白含量≥60％。

实施例3

本实施例提供一种柠檬酸制曲的方法，包括以下步骤：

(1)将黑曲霉接种于PDA斜面培养基上活化，培养温度为36℃，培养时间为6天，得到黑曲霉菌种。

(2)将豆粕粉与水按1:2的重量比混合，搅拌均匀至无聚团，装入三角瓶进行灭菌；将步骤(1)的黑曲霉菌种接入灭菌好的豆粕粉中进行培养，培养温度为34℃，培养时间为10天，得到黑曲霉孢子。

(3)将得到的黑曲霉孢子接入50L发酵罐中培养，发酵生产柠檬酸。

本实施例中，豆粕粉中总蛋白含量≥60％。

对比例1

(1)将黑曲霉接种于PDA斜面培养基上活化，培养温度为36℃，培养时间为6天。

(2)采用小麦麸皮进行黑曲霉的培养，将小麦麸皮加10倍量的水，反复揉搓，将麸皮中所含淀粉洗出后，捞出拧水再次淘洗，如此反复淘洗5次，待洗水接近澄清后，将麸皮捞出拧水，以水滴不成线留下为宜，控制含水量50-70％，装入三角瓶进行灭菌。将步骤(1)的黑曲霉菌种接入灭菌好的麸皮三角瓶中进行培养，培养温度为37℃，培养时间为8天，得到黑曲霉孢子。

(3)将培养好的麸曲接入50L发酵罐中培养，发酵生产柠檬酸。

对比例2

(1)将黑曲霉接种于PDA斜面培养基上活化，培养温度为37℃，培养时间为5天，得到黑曲霉菌种。

(2)将棉籽粉与水按1:1.5的重量比搅拌至无聚团，均匀，装入三角瓶进行灭菌；将步骤(1)的黑曲霉菌种接入灭菌好的棉籽粉三角瓶中进行培养，培养温度为33℃，培养时间为12天，得到黑曲霉孢子。

(3)将培养好的黑曲霉孢子接入50L发酵罐中培养，发酵生产柠檬酸。

对比例3

(1)将黑曲霉接种于PDA斜面培养基上活化，培养温度为37℃，培养时间为5天，得到黑曲霉菌种。

(2)将花生饼粉与水按1:1.5的重量比搅拌至无聚团，均匀，装入三角瓶进行灭菌；将步骤(1)的黑曲霉菌种接入灭菌好的花生饼粉三角瓶中进行培养，培养温度为33℃，培养时间为12天，得到黑曲霉孢子。

(3)将培养好的黑曲霉孢子接入50L发酵罐中培养，发酵生产柠檬酸。

对比例4-5

对比例4-5与实施例1同法操作，不同之处在于步骤(2)中，将豆粕粉与水分别按1:3、1:5的重量比搅拌。

对比例6

对比例6与实施例1同法操作，不同之处在于豆粕粉的总蛋白含量为30％。

实验例1

按上述实施例1-3及对比例1-6的方法制曲，发酵生产柠檬酸，进行产酸试验，各试验3个批次，以体现其可重复性，产酸数据见表1。

表1实施例1-3及对比例1-6的产酸情况

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由表1的结果可知，本发明实施例1-3的方法与传统工艺对比例1相比较，通过优化柠檬酸制曲工艺，在简化工艺的同时并没有影响产酸量。本发明的方法保证了黑曲霉生长的稳定性，同时使得制曲标准化，更适合大规模的工业化生产。本发明的方法简化了柠檬酸培养过程的繁琐工艺，无需对豆粕粉进行反复淘洗，降低了生产劳动量，节约了人力成本和能源成本。

此外，本发明还考察了制曲工艺中的其他培养基，结果表明，本发明实施例1-3采用的豆粕粉培养基与对比例2-3的棉籽粉、花生饼粉培养基相比，产酸量高，黑曲霉淘汰率低，得到的黑曲霉麸曲质量稳定。另外，本发明的制曲培养基中豆粕粉与水的比例也是制曲的关键因素，对比例4-5中由于制曲培养基中豆粕粉与水的比例改变，对后续柠檬酸产酸造成很大的影响。

本发明的柠檬酸制曲方法，与传统工艺相比，可以节约80％-85％的用水量，大大降低了能耗，同时能减少10％-15％的人力成本，能耗的降低和人力成本的节约对于工业化大生产及成本效益而言，具有相当重要的实际意义和经济价值。因此，本发明的方法环境友好、节能、绿色环保。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术员可以理解：在不脱离本发明及所得附权利要求的精神和范围内，各种替换，变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。