一种混合碳源发酵乳酸的方法

技术领域

本发明涉及乳酸制备技术领域，尤其涉及一种混合碳源发酵乳酸的方法。

背景技术

乳酸(Lactic acid)，是一种重要的天然有机酸，其学名为2-羟基丙酸，相对分子质量(Mr)为90.08。乳酸分子中含有一个手性碳原子，所以乳酸具有旋光性；乳酸存在两种光学活性构型，分别为L-乳酸和D-乳酸。

乳酸为动植物和微生物中广泛存在的一种生物代谢产物或代谢中间产物，人体和动物体只存在能代谢L-乳酸的L-乳酸脱氢酶，因此，从营养学的角度来看，乳酸的构型十分重要，因此在用于食品及医药领域时需要用L-乳酸替代D-乳酸。L-乳酸是生物可降解材料PLA的产出原料，PLA是当今最具应用潜力的生物可降解材料；

微生物发酵法是目前生产乳酸的主要方法；微生物发酵法因具有生产原料廉价易得、工艺操作简单以及所得乳酸光学纯度高等优点，而成为工业上生产乳酸的重要方法；但是乳酸发酵主要利用淀粉质为原料进行发酵，需要消耗大量粮食资源，大大增加粮食储备的压力。

发明内容

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种混合碳源发酵乳酸的方法，本发明提供的生产乳酸的方法能够节约大量的粮食资源，降低生产成本，制备工艺简单适合乳酸大批量生产。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种混合碳源发酵乳酸的方法，包括以下具体步骤：

S1、配置发酵液；

将木质纤维水解糖和葡萄糖加入碳源配料罐中，混合均匀得到混合液A；

再将酵母粉和硫酸铵加入辅料配制罐中，混合均匀得到混合液B；

其中，木质纤维水解糖中还原糖总质量与葡萄糖中还原糖总质量的占比为：0～0.3:1；混合液A中还原糖浓度为200～230g/L；

S2、对发酵罐以及其连接的管道进行空消、干燥和保压，向发酵罐内持续通入无菌空气，并维持发酵罐内的气压为0.1～0.4Mpa；

其中，发酵罐以及其连接的管道进行空消的温度为115～121℃，时间为20～40min，压力为0.08～0.12Mpa；

S3、将混合液A和混合液B依次通过连消加入发酵罐中，得到混合液C，再对混合液C进行实销；

其中，混合液C实销的温度为110～118℃，时间为20～40min，压力为0.05～0.09Mpa；

S4、将混合液C降温后，向发酵罐中通入30％的氢氧化钙溶液并与混合液C混合均匀，直至发酵罐中的溶液PH为6.0，得到混合液D；

S5、向发酵罐中加入8～13％的乳酸菌，并保持发酵罐内的温度为49～51℃，同时向发酵罐内加入30％的氢氧化钙溶液维持发酵罐内料液的pH始终为6.0，实时检测发酵罐内料液中的还原糖以及乳酸的含量，直至发酵罐内料液中还原糖含量小于0.2％，且乳酸含量不在增加时，发酵结束，得到乳酸溶液。

优选的，S1中木质纤维水解糖中还原糖总质量与葡萄糖中还原糖总质量的占比为：0～0.14:1，木质纤维水解糖中还原糖总质量占3％；混合液A中还原糖浓度为210g/L。

优选的，S1中木质纤维水解糖为玉米秸秆酸化液，木质纤维水解糖中还原糖浓度为2～8％。

优选的，S2中发酵罐以及其连接的管道进行空消的温度为121℃，时间为30min，压力为0.12Mpa。

优选的，S3中混合液C实销的温度为115℃，时间为30min，压力为0.07Mpa。

优选的，S4中混合液C降温后的温度为50～55℃。

优选的，S5中向发酵罐中加入13％的乳酸菌，并保持发酵罐内的温度为50℃。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明提供的混合碳源发酵乳酸的方法操作简单，可用于乳酸的大规模化生产，生产周期短，大大降低对粮食的消耗量；另外，本发明明显降低了乳酸发酵的葡萄糖利用率，拓宽了菌种单糖利用渠道，降低了发酵周期，提高发酵效率；

本发明利用木质纤维水解糖中的还原糖和葡萄糖作为发酵的碳源生产L-乳酸，既能提高乳酸生产的经济效益，又能节约大量的粮食资源。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例1

本发明提出的一种混合碳源发酵乳酸的方法，包括以下具体步骤：

S1、配置发酵液；

将木质纤维水解糖和葡萄糖加入碳源配料罐中，混合均匀得到混合液A；

再将酵母粉和硫酸铵加入辅料配制罐中，混合均匀得到混合液B；

其中，木质纤维水解糖中还原糖总质量与葡萄糖中还原糖总质量的占比为：0.14:1；混合液A中还原糖浓度为200g/L；

进一步的，木质纤维水解糖为玉米秸秆酸化液，木质纤维水解糖中还原糖浓度为2％；

S2、对发酵罐以及其连接的管道进行空消、干燥和保压，向发酵罐内持续通入无菌空气，并维持发酵罐内的气压为0.1Mpa；

其中，发酵罐以及其连接的管道进行空消的温度为115℃，时间为20min，压力为0.08Mpa；

S3、将混合液A和混合液B依次通过连消加入发酵罐中，得到混合液C，再对混合液C进行实销；

其中，混合液C实销的温度为110℃，时间为20min，压力为0.05Mpa；

S4、将混合液C降温后，向发酵罐中通入30％的氢氧化钙溶液并与混合液C混合均匀，直至发酵罐中的溶液PH为6.0，得到混合液D；

S5、向发酵罐中加入8％的乳酸菌，乳酸菌选用凝结芽孢杆菌；

并保持发酵罐内的温度为49℃，同时向发酵罐内加入30％的氢氧化钙溶液维持发酵罐内料液的pH始终为6.0，实时检测发酵罐内料液中的还原糖以及乳酸的含量，直至发酵罐内料液中还原糖含量小于0.2％，且乳酸含量不在增加时，发酵结束，得到乳酸溶液。

实施例2

本发明提出的一种混合碳源发酵乳酸的方法，包括以下具体步骤：

S1、配置发酵液；

将木质纤维水解糖和葡萄糖加入碳源配料罐中，混合均匀得到混合液A；

再将酵母粉和硫酸铵加入辅料配制罐中，混合均匀得到混合液B；

其中，木质纤维水解糖中还原糖总质量与葡萄糖中还原糖总质量的占比为：0.2:1；混合液A中还原糖浓度为215g/L；

进一步的，木质纤维水解糖为玉米秸秆酸化液，木质纤维水解糖中还原糖浓度为3％；

S2、对发酵罐以及其连接的管道进行空消、干燥和保压，向发酵罐内持续通入无菌空气，并维持发酵罐内的气压为0.2Mpa；

其中，发酵罐以及其连接的管道进行空消的温度为119℃，时间为30min，压力为0.10Mpa；

S3、将混合液A和混合液B依次通过连消加入发酵罐中，得到混合液C，再对混合液C进行实销；

其中，混合液C实销的温度为114℃，时间为30min，压力为0.07Mpa；

S4、将混合液C降温后，向发酵罐中通入30％的氢氧化钙溶液并与混合液C混合均匀，直至发酵罐中的溶液PH为6.0，得到混合液D；

S5、向发酵罐中加入8％的乳酸菌，乳酸菌选用凝结芽孢杆菌；

并保持发酵罐内的温度为49℃，同时向发酵罐内加入30％的氢氧化钙溶液维持发酵罐内料液的pH始终为6.0，实时检测发酵罐内料液中的还原糖以及乳酸的含量，直至发酵罐内料液中还原糖含量小于0.2％，且乳酸含量不在增加时，发酵结束，得到乳酸溶液。

实施例3

本发明提出的一种混合碳源发酵乳酸的方法，包括以下具体步骤：

S1、配置发酵液；

将木质纤维水解糖和葡萄糖加入碳源配料罐中，混合均匀得到混合液A；

再将酵母粉和硫酸铵加入辅料配制罐中，混合均匀得到混合液B；

其中，木质纤维水解糖中还原糖总质量与葡萄糖中还原糖总质量的占比为：0.3:1；混合液A中还原糖浓度为230g/L；

进一步的，木质纤维水解糖为玉米秸秆酸化液，木质纤维水解糖中还原糖浓度为8％；

S2、对发酵罐以及其连接的管道进行空消、干燥和保压，向发酵罐内持续通入无菌空气，并维持发酵罐内的气压为0.4Mpa；

其中，发酵罐以及其连接的管道进行空消的温度为121℃，时间为40min，压力为0.12Mpa；

S3、将混合液A和混合液B依次通过连消加入发酵罐中，得到混合液C，再对混合液C进行实销；

其中，混合液C实销的温度为118℃，时间为40min，压力为0.09Mpa；

S4、将混合液C降温后，向发酵罐中通入30％的氢氧化钙溶液并与混合液C混合均匀，直至发酵罐中的溶液PH为6.0，得到混合液D；

S5、向发酵罐中加入8％的乳酸菌，乳酸菌选用凝结芽孢杆菌；

并保持发酵罐内的温度为49℃，同时向发酵罐内加入30％的氢氧化钙溶液维持发酵罐内料液的pH始终为6.0，实时检测发酵罐内料液中的还原糖以及乳酸的含量，直至发酵罐内料液中还原糖含量小于0.2％，且乳酸含量不在增加时，发酵结束，得到乳酸溶液。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。