一种利用淀粉糖高产柠檬酸的黑曲霉及其发酵方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种利用淀粉糖高产柠檬酸的黑曲霉及其发酵方法和应用，一株黑曲霉Aspergillus nigerJFLY

【技术实现步骤摘要】
一种利用淀粉糖高产柠檬酸的黑曲霉及其发酵方法和应用


[0001]本专利技术涉及柠檬酸发酵领域，具体涉及一种利用淀粉糖高产柠檬酸的黑曲霉及其发酵方法和应用。

技术介绍

[0002]柠檬酸(citric acid)又名枸橼酸，化学名称2
‑
羟基丙烷三羧酸,是动植物体内一种天然成分和生理代谢中间产物，是三羧酸循环中最具商业价值的有机酸，在食品饮料、医药化工、有机材料等领域具有及其广泛的应用。黑曲霉属于曲霉属真菌，广泛分布于粮食、植物性产品和土壤中，是发酵工业菌种的重要组成部分，可用于生产淀粉酶、纤维素酶、果胶酶、蛋白酶、柠檬酸、葡萄糖酸等。
[0003]柠檬酸的生产主要通过黑曲霉发酵进行，薯干、糖蜜或玉米粉等原料经过预处理和灭菌，接种黑曲霉成熟种子液发酵产酸，发酵结束后通过钙盐离子交换工艺提取。随着工业生物技术的进步和柠檬酸工业的发展，柠檬酸生产工艺的一些问题逐渐显现并制约着柠檬酸工业的发展，主要体现在以下几个方面：
[0004]1.菌种发酵产酸普遍偏低，柠檬酸含量一般只有15％
‑
18％，造成发酵罐利用率低、生产能耗高、废水量大；
[0005]2.薯干、糖蜜或玉米粉等原料由于产地等客观条件不同，其组织中各种物质的含量各异，造成各批次发酵产酸及转化率不稳定，而且发酵培养基有机氮源含量高，发酵过程中泡沫量多，易跑料和染菌；
[0006]3.种子培养采用二级或三级扩大培养，造成菌种质量不稳定，而且需制作大量的麸曲瓶，工作量大、操作繁琐，不能满足生产需要。/>
技术实现思路

[0007]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种利用淀粉糖高产柠檬酸的黑曲霉及其发酵方法和应用。
[0008]本专利技术第一个目的在于提供一株发酵淀粉糖高产柠檬酸的黑曲霉(Aspergillus niger)JFLY
‑
04菌株，其保藏编号为CCTCC M 20221880。
[0009]本专利技术提供的黑曲霉(Aspergillus niger)JFLY
‑
04菌株是以从酸性土壤中分离筛选出来的一株黑曲霉作为出发菌株，通过γ射线(
60
Co)、常压室温等离子体(ARTP)复合诱变得到的突变菌株，命名为黑曲霉(Aspergillus niger)JFLY
‑
04。该黑曲霉(Aspergillus niger)JFLY
‑
04菌株已于2022年12月5日在中国典型培养物保藏中心保藏，保藏编号为CCTCC M 20221880。
[0010]黑曲霉(Aspergillus niger)JFLY
‑
04菌株利用淀粉糖发酵生产柠檬酸，发酵结束柠檬酸浓度达到20.5％以上，与现有技术相比提高13.8％。
[0011]本专利技术第二个目的在于提供一种黑曲霉(Aspergillus niger)JFLY
‑
04菌株发酵淀粉糖高产柠檬酸的发酵方法：
[0012]将黑曲霉(Aspergillus niger)JFLY
‑
04菌株的孢子粉按5
‑
10g/m3的比例接入发酵罐发酵产酸，罐压0.08
‑
0.12MPa，通风量0.12
‑
0.18VVM，搅拌转速80
‑
120rpm，培养温度35
‑
38℃，发酵周期56
‑
64h，发酵产酸20.5
‑
22.5％，糖酸转化率在100％以上。
[0013]本专利技术的第三个目的是提供一种淀粉糖制作方法：
[0014]淀粉原料按30
‑
32％浓度配制成淀粉乳，用盐酸或氢氧化钠调节pH值至5.6
‑
5.8，按0.15
‑
0.3kg每吨干淀粉的比例加入耐高温淀粉酶，在105
‑
110℃条件下喷射液化，闪蒸降温至95
‑
98℃，保温层流90
‑
120min，然后降温至60
‑
62℃，用盐酸调节pH值至4.2
‑
4.4，按0.4
‑
0.5kg每吨干淀粉的比例加入复合糖化酶，保温糖化36
‑
48h，得到32
‑
34％淀粉糖液，淀粉糖液用板框压滤机过滤除去蛋白质得到糖清液，糖清液、营养盐、辅料、水等按一定比例混合，连消灭菌后打入发酵罐备用；
[0015]本专利技术最后一个目的在于提供了黑曲霉JFLY
‑
04在制备柠檬酸中的应用。
[0016]根据本申请实施例提供的技术方案，
[0017]一种利用淀粉糖高产柠檬酸的发酵方法，包括以下步骤：
[0018](1)黑曲霉JFLY
‑
04菌株经酸性平板活化；
[0019](2)黑曲霉JFLY
‑
04菌株经麦芽汁琼脂斜面培养基和圆盘制曲机内的麸曲培养基进行扩大培养得到孢子；
[0020](3)黑曲霉JFLY
‑
04菌株孢子粉制作
[0021]黑曲霉JFLY
‑
04扩大培养结束后，开启空气加热装置，在圆盘制曲机中38℃条件下通风干燥，含水量5％以下时收集菌株孢子粉，孢子粉无菌条件下包装袋密封包装后室温保存；
[0022](4)黑曲霉JFLY
‑
04菌株孢子粉活化及上罐接种
[0023]发酵罐接种前4
‑
6h，按照5
‑
10g/m3的比例称取菌种孢子粉并放入接种瓶，按照10
‑
20ml/g的比例添加无菌活化盐水至接种瓶，孢子粉与活化盐水混匀后室温活化4
‑
6h，活化处理后需尽快接入装设有淀粉糖发酵培养基的发酵罐内，不可久置。
[0024]优选的，酸性平板培养基成分为：柠檬酸150g/L，葡萄糖150g/L，硫酸铵1g/L，磷酸二铵0.6g/L，磷酸二氢钾0.6g/L，硫酸镁0.5g/L，琼脂20g/L；
[0025]麦芽汁琼脂斜面培养基成分为：麦芽汁150ml/L，琼脂20g/L；
[0026]麸曲培养基：新鲜麸皮与水按1:0.9
‑
1.2的比例配制；
[0027]活化盐水成分为：氯化钾0.4％，磷酸二氢钾0.05％，硫酸镁0.02％；
[0028]淀粉糖发酵培养基为：淀粉糖(以葡萄糖计)20
‑
22％，硫酸铵0.04
‑
0.06％，磷酸二铵0.02
‑
0.03％，磷酸二氢钾0.02
‑
0.03％，硫酸镁0.02
‑
0.03％。
[0029]优选的，淀粉原料水解步骤如下：淀粉原料按30％浓度配制成淀粉乳，用盐酸或氢氧化钠调节pH值至5.6，按0.20kg每吨干淀粉的比例加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高产柠檬酸的菌株，其特征在于：黑曲霉Aspergillusniger JFLY
‑
04菌株，其保藏编号为CCTCCM20221880。2.一种权利要求1所述菌株利用淀粉糖高产柠檬酸的发酵方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)黑曲霉JFLY
‑
04菌株经酸性平板活化；(2)黑曲霉JFLY
‑
04菌株经麦芽汁琼脂斜面培养基和圆盘制曲机内的麸曲培养基进行扩大培养得到孢子；(3)黑曲霉JFLY
‑
04菌株孢子粉制作黑曲霉JFLY
‑
04扩大培养结束后，开启空气加热装置，在圆盘制曲机中38℃条件下通风干燥，含水量5％以下时收集菌株孢子粉，孢子粉无菌条件下包装袋密封包装后室温保存；(4)黑曲霉JFLY
‑
04菌株孢子粉活化及上罐接种发酵罐接种前4h
‑
6h，按照5
‑
10g/m3的比例称取菌种孢子粉并放入接种瓶，按照10
‑
20ml/g的比例添加无菌活化盐水至接种瓶，孢子粉与活化盐水混匀后室温活化4
‑
6h，活化处理后需尽快接入装设有淀粉糖发酵培养基的发酵罐内，不可久置。3.根据权利要求2所述的一种菌株利用淀粉糖高产柠檬酸的发酵方法，其特征在于：酸性平板培养基成分为：柠檬酸150g/L，葡萄糖150g/L，硫酸铵1g/L，磷酸二铵0.6g/L，磷酸二氢钾0.6g/L，硫酸镁0.5g/L，琼脂20g/L；麦芽汁琼脂斜面培养基成分为：麦芽汁150ml/L，琼脂20g/L；麸曲培养基：新鲜麸皮与水按1:0.9
‑
1.2的比例配制；活化盐水成分为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锋，徐建壮，
申请(专利权)人：吉峰久业生物科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：