专利名称：一种柠檬酸发酵原液和柠檬酸以及淀粉糖的制备方法柠檬酸是一种广泛应用于饮料、食品以及医药等行业的有机酸。柠檬酸的制备方法主要包括将淀粉质原料(如玉米、大米和土豆等)制备为发酵原液，继而在发酵原液中接种柠檬酸发酵菌剂进行发酵以得到发酵液，然后从发酵液中提取柠檬酸。现有的柠檬酸制备方法中，发酵原液一般以液化清液和氮源(如尿素和/或铵盐) 作为主要成分。但是，实验证明，现有的柠檬酸制备方法的转化率仍然不高。 发明内容本发明的目的是克服现有的柠檬酸制备方法的转化率仍然不高的缺陷，提供一种具有较高转化率的柠檬酸制备方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种柠檬酸发酵原液和一种柠檬酸制备方法。根据本发明的一个方面，本发明提供了一种柠檬酸发酵原液，所述柠檬酸发酵原液含有氮源、糖渣和液化清液，所述糖渣为糖化液过滤得到的滤渣，所述糖化液为淀粉质原料的液化液与糖化酶在糖化条件下接触得到的产物，所述液化清液为淀粉质原料的液化液经过滤后得到的滤液，且用于制备所述糖化液的淀粉质原料和用于制备所述液化清液的淀粉质原料相同或不同。根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种柠檬酸制备方法，该柠檬酸制备方法包括在培养基在如上所述的发酵原液中接种柠檬酸发酵菌剂进行发酵以得到发酵液， 然后从所述发酵液中提取柠檬酸，所述培养基为如上所述的发酵原液。根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种柠檬酸和淀粉糖的联产方法，该方法包括(1)将一部分玉米依次进行浸泡、破碎、脱胚、去纤维、去蛋白、调浆、液化和糖化， 得到糖化液，然后将糖化液过滤，得到糖渣和糖化清液；( 将另一部分玉米依次进行粉碎、调浆和液化，得到液化液，并将该液化液进行过滤，得到液化清液；C3)从步骤(1)所述的糖化清液中提取淀粉糖，并且将步骤(1)所述的糖渣和步骤( 所述的液化清液与氮源混合后作为培养基，在所述培养基中接种柠檬酸发酵菌剂进行发酵以得到发酵液，然后从所述发酵液中提取柠檬酸。
通过上述技术方案，本发明提供的柠檬酸制备方法能够达到90%以上的转化率， 甚至在本发明的一些优选实施方式中，能够达到97%以上的转化率。
本发明的其他特征和优点将在随后的
部分予以详细说明。

以下对本发明的
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的
仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明中，未做相反说明的情况下，所述“转化率”是指将发酵结束后的发酵液中的柠檬酸实际产量与进行发酵前的物料中的总糖的重量百分比。
本发明提供了一种柠檬酸发酵原液，所述柠檬酸发酵原液含有氮源、糖渣和液化清液，所述糖渣为糖化液过滤得到的滤渣，所述糖化液为淀粉质原料的液化液与糖化酶在糖化条件下接触得到的产物，所述液化清液为淀粉质原料的液化液经过滤后得到的滤液， 且用于制备所述糖化液的淀粉质原料和用于制备所述液化清液的淀粉质原料相同或不同。
其中，所述柠檬酸发酵原液是指用于生产柠檬酸的发酵原液，更具体地，是指在进行发酵之前配制好的用于通过发酵来生产柠檬酸的液态培养基。
根据本发明的柠檬酸发酵原液，其中，所述柠檬酸发酵原液中，总糖的含量可以为 8-18重量％，所述氮源的含量可以为0. 05-0. 2重量％，所述糖渣的含量可以为0. 3-1. 5重量份。其中，所述总糖的含量是指通过国家标准GB6194-86中规定的方法测得的可溶性总糖含量的数值。所述柠檬酸发酵原液中的总糖来源于所述液化清液。所述柠檬酸发酵原液中，可以用水将各组分的含量之和调整为100重量％。
根据本发明的柠檬酸发酵原液，其中，优选情况下，所述柠檬酸发酵原液中，总糖的含量为8-13. 5重量％，所述氮源的含量为0. 1-0. 2重量％，所述糖渣的含量为0. 3-0. 8 重量％ ；在该优选情况下，所述柠檬酸发酵原液特别适合柠檬酸发酵种菌的扩大培养，即， 可以作为种子培养液。
根据本发明的柠檬酸发酵原液，其中，优选情况下，所述柠檬酸发酵原液中，总糖的含量为14. 5-18重量％，所述氮源的含量为0. 05-0. 15重量％，所述糖渣的含量为 0. 3-1. 5重量％ ；在该优选情况下，所述柠檬酸发酵原液特别适合柠檬酸发酵种菌生产柠檬酸，能够进一步提高柠檬酸的转化率。
根据本发明的柠檬酸发酵原液，其中，所述糖渣为糖化液过滤得到的滤渣，所述糖化液为淀粉质原料的液化液与糖化酶在糖化条件下接触得到的产物。
所述糖化条件可以包括相对于用于产生所述淀粉质原料的液化液的每克淀粉 (淀粉来源于所述淀粉质原料)，所述糖化酶的用量为2-50酶活单位，优选为5-40酶活单位；PH值为4-4. 5，优选为4. 2-4. 4 ；温度为55_70°C，优选为60-63°C ；时间为30-60小时， 优选为35-50小时。
根据本发明的柠檬酸发酵原液，其中，所述糖渣中，蛋白质的含量可以为25-40重量％。其中，所述糖渣中蛋白质的含量是通过凯氏定氮法测定试样中含氮量然后乘以换算系数6. 25以计算出粗蛋白含量的方法测得的数值。
根据本发明的柠檬酸发酵原液，其中，所述淀粉质原料可以为常规的各种含有大量淀粉的原料，例如玉米、大米、面粉、马铃薯和木薯等。与糖化酶在糖化条件下接触的淀粉质原料的液化液可以是使用所述淀粉质原料按照常规的方法制备得到的；例如可以将所述淀粉质原料粉碎，将粉碎后的产物进行液化，得到所述淀粉质原料的液化液；优选情况下， 所述淀粉质原料的液化液是通过如下方法制备得到的将玉米依次进行浸泡、破碎、脱胚、 去纤维、去蛋白、调浆和液化，在该优选情况下所述淀粉质原料的液化液中基本不含有玉米胚芽成分，更加有利于提高后续发酵步骤的转化率。3/8页
其中，所述浸泡、破碎、脱胚、去纤维、去蛋白、调浆和液化可以按照本领域常规的方法，本发明没有特别的要求。
例如所述浸泡的方法可以包括将玉米和浸泡液(如0. 25-0. 30重量％的亚硫酸水溶液)按1 (2-4)的比例由输送泵泵入浸泡罐，在48-52°C下浸泡48-7 ；浸泡结束后的湿玉米含水量可以为40-46重量％。
所述破碎的方法可以包括将浸泡后的玉米通过机械磨压碎。所述脱胚的方法可以包括将破碎后的物料用胚芽旋流器分离胚芽。
所述去纤维的方法可以包括将脱胚后的物料筛分并将筛分得到的筛上物精磨后在纤维洗涤槽中用水洗涤，将纤维遗留在纤维洗涤槽中，合并筛下的物料和用水洗涤下的物料，得到去纤维的产物。
所述去蛋白的方法可以包括将去纤维的产物进行离心，得到蛋白层和蛋白层以下的物料。其中，离心速度可以为800-5000g，时间为10-60min。分离蛋白层以下的物料即得到去蛋白的物料。
所述调浆的方法可以包括将去蛋白的物料用水调配为浓度16. 7-19. 0波美且pH 值为5. 8-6. 2的淀粉浆。
所述液化的方法可以包括将所述淀粉浆与淀粉酶接触，相对于用于产生所述淀粉浆的每克淀粉(淀粉来源于所述淀粉质原料)，淀粉酶的用量可以为5-60酶活单位，优选为 10-50酶活单位，接触的温度可以为80-110°C，时间可以为90-120min。
根据本发明的柠檬酸发酵原液，其中，用于制备所述糖化液的淀粉质原料和用于制备所述液化清液的淀粉质原料相同或不同。所述液化清液可以是使用所述淀粉质原料按照常规的方法制备得到的；例如可以将所述淀粉质原料粉碎后调浆、液化并固液分离；优选情况下，所述液化清液是通过如下方法制备得到的将玉米依次进行粉碎、调浆和液化， 得到所述淀粉质原料的液化液，并且将所述淀粉质原料的液化液进行固液分离(如过滤)， 得到液化清液和液化残渣。
其中，所述粉碎、调浆、液化和固液分离可以按照本领域常规的方法，使用本领域常规的设备来进行，本发明没有特别的要求。
例如所述粉碎的方法可以包括将干的玉米种子经过研磨器粉碎为能通过30-50 目的网眼的玉米粉。
所述调浆可以包括将玉米粉用水调配为浓度11-13波美且pH值为5. 8-6. 2的淀粉乳。
所述液化的方法可以包括将所述淀粉乳与淀粉酶接触，相对于用于产生所述淀粉乳的每克淀粉(淀粉来源于所述淀粉质原料)，淀粉酶的用量可以为5-60酶活单位，优选为 10-50酶活单位，接触的温度可以为80-110°C，时间可以为90-120min。
所述固液分离的方法可以包括将所述液化后得到的物料进行板框压滤和/或转筒过滤。
其中，优选情况下，所述液化清液的总糖含量为16-18重量％。
根据本发明的柠檬酸发酵原液，其中，优选情况下，所述氮源为尿素和/或铵盐。 所述铵盐可以为硫酸铵和/或硝酸铵。
本发明还提供了一种柠檬酸制备方法，该柠檬酸制备方法包括在培养基中接种6柠檬酸发酵菌剂进行发酵以得到发酵液，然后从所述发酵液中提取柠檬酸，所述培养基为如上所述的发酵原液。
其中，所述接种的方法和进行发酵的方法为本领域常规的方法，本发明没有特别的要求，例如通过将所述发酵原液和所述柠檬酸发酵菌剂混合来进行所述接种；又例如所述发酵可以采用深层液体发酵法进行，具体地，所述发酵的条件可以包括温度为 30-40°C，更优选为34-38°C ；时间为40-70小时，更优选50-65小时。
其中，所述柠檬酸发酵菌剂可以为含有存活状态的柠檬酸发酵菌的物料，所述柠檬酸发酵菌可以为黑曲霉。例如，黑曲霉Co827 (上海新立工业微生物科技有限公司)、黑曲霉TOl (天津工业微生物所)和黑曲霉菌株(中科院微生物所)。
其中，优选情况下，以每克所述发酵原液为基准，黑曲霉的接种量为IO4-L 5X105 个菌落形成单位，更优选5 X IO4-IO5个菌落形成单位。
根据本发明提供的柠檬酸制备方法，其中，优选情况下，所述柠檬酸发酵菌剂通过将柠檬酸发酵种菌在种子培养液中培养得到，所述种子培养液为如上所述的发酵原液。
其中，所述培养的条件可以包括培养的温度可以为25-45°C，培养的时间可以为 10-50小时；更优选的情况下，所述培养的条件可以包括培养的温度可以为34-38°C，所述培养的时间可以为20-40小时。
根据本发明的柠檬酸制备方法，其中，进一步优选情况下，所述种子培养液中总糖的含量为8-13. 5重量％，所述氮源的含量为0. 1-0. 2重量％，所述糖渣的含量为0. 3-0. 8 重量％ ；所述培养基中总糖的含量为14. 5-18重量％，且相对于每重量份的总糖，所述氮源的含量为0. 05-0. 15重量份，所述糖渣的含量为0. 3-1. 5重量份。在该优选情况下，所述种子培养液中的柠檬酸发酵菌具有较高的且能在发酵原液中维持的活力，因而能够取得更高的转化率。
其中，从所述发酵液中提取柠檬酸的方法和设备可以为常规的选择，本发明在此不再赘述。
本发明还提供了本发明提供了一种柠檬酸和淀粉糖的联产方法，该方法包括(1) 将一部分玉米依次进行浸泡、破碎、脱胚、去纤维、去蛋白、调浆、液化和糖化，得到糖化液， 然后将糖化液过滤，得到糖渣和糖化清液；( 将另一部分玉米依次进行粉碎、调浆和液化，得到液化液，并将该液化液进行过滤，得到液化清液；C3)从步骤(1)所述的糖化清液中提取淀粉糖，并且将步骤(1)所述的糖渣和步骤( 所述的液化清液与氮源混合后作为培养基，在所述培养基中接种柠檬酸发酵菌剂进行发酵以得到发酵液，然后从所述发酵液中提取柠檬酸。该联产方法既有效地解决了制备淀粉糖的工艺中产生的糖渣的处理问题，又能够进一步提高柠檬酸发酵的转化率。
其中，优选情况下，所述培养基中总糖的含量为14. 5-18重量％，所述氮源的含量为0. 05-0. 15重量份，所述糖渣的含量为0. 3-1. 5重量份；所述培养基中的总糖来源于所述液化清液。
其中，优选情况下，所述柠檬酸发酵菌剂通过将柠檬酸发酵种菌在种子培养液中培养得到，所述种子培养液为将步骤(1)所述的糖渣和步骤( 所述的液化清液与氮源混合后得到，且所述种子培养液中总糖的含量为8-13. 5重量％，所述氮源的含量为0. 1-0. 2 重量％，所述糖渣的含量为0. 3-0. 8重量％ ；所述种子培养液中的总糖来源于所述液化清液。
其中，所述糖渣的制备方法、所述液化清液的制备方法、所述氮源、所述接种和所述提取的
可以与上文中所述的内容相同。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
制备例1
本制备例说明所述糖渣的来源。
将100重量份的玉米和300重量份的0. 28重量％的亚硫酸水溶液由输送泵泵入浸泡罐。在50°C的温度下浸泡60小时，浸泡结束后的湿玉米含水量为43重量％。
将浸泡后的玉米用凸齿磨破碎为6-12瓣/粒玉米，同时玉米胚芽得到游离，用胚芽旋流器分离胚芽，得到脱胚后的物料。将脱胚后的物料筛分并将筛分得到的筛上物精磨后在纤维洗涤槽中用水洗涤，将纤维遗留在纤维洗涤槽中，合并筛分得到的筛下的物料和用水洗涤下的物料，得到去纤维的产物。
将去纤维的产物进行离心，离心速度为3000g，时间为20min，得到蛋白层和蛋白层以下的物料。分离蛋白层以下的物料即得到去蛋白的物料。
将去蛋白的物料用水调配为浓度17波美，并且加入适量的氢氧化钙调节pH值为 6. 0，以调浆得到淀粉浆。将淀粉浆与α -淀粉酶(购自诺维信公司)混合(相对于用于产生所述淀粉浆的每克淀粉，淀粉酶的用量为25酶活单位)并搅拌均勻后用泵打入液化喷射器，在喷射器中与蒸汽直接接触，出料温度108°C，从喷射器中出来的料液在温度90°C下维持lOOmin，得到淀粉质原料的液化液。
将所述淀粉质原料的液化液的温度控制为62°C左右，并且加硫酸调整pH值为 4. 3，加入糖化酶(购自诺维信公司，相对于用于产生所述淀粉质原料的液化液的每克淀粉，糖化酶的用量为20酶活单位)，在62°C下搅拌糖化40小时后，得到糖化液。将糖化液经板框压滤机压滤，得到的滤渣即为糖渣，得到的滤液即为糖化清液。将所述糖化清液蒸干， 即得到淀粉糖。
通过凯氏定氮法测定所述糖渣中含氮量然后乘以换算系数6. 25，计算得所述糖渣中蛋白质的含量为40重量％。
制备例2
本制备例用于说明液化清液的来源。
将干的玉米种子经过研磨器(江苏牧羊集团有限公司，968-3型)粉碎为能通过 40目的网眼的玉米粉。
在室温25°C下，将粉碎产物与水调浆至浓度为12波美，并将pH值调整为6. 0，得到淀粉乳，然后向淀粉乳中添加淀粉酶(诺维信公司，α-淀粉酶，相对于用于产生所述淀粉乳的每克淀粉，淀粉酶的用量为25酶活单位)。快速升温至95°C，维持140分钟后利用压滤机过滤得到的滤液即为液化清液。
按照国家标准GB 6194-86中规定的方法，测得所述液化清液中的总糖含量为25重量％。
制备例3
将0. 6重量份的制备例1得到的糖渣、0. 15重量份的氮源(等重量混合的尿素和硫酸铵)、制备例2得到的液化清液和水混合至100重量份，其中制备例2得到的液化清液和水的用量使得混合后的物料中总糖含量为10重量％。混合后的物料即为发酵原液。
制备例4
将0. 3重量份的制备例1得到的糖渣、0. 2重量份的氮源(尿素)、制备例2得到的液化清液和水混合至100重量份，其中制备例2得到的液化清液和水的用量使得混合后的物料中总糖含量为13. 5重量％。混合后的物料即为发酵原液。
制备例5
将0. 8重量份的制备例1得到的糖渣、0. 1重量份的氮源(硫酸铵)、制备例2得到的液化清液和水混合至100重量份，其中制备例2得到的液化清液和水的用量使得混合后的物料中总糖含量为8重量％。混合后的物料即为发酵原液。
制备例6
将1重量份的制备例1得到的糖渣、0. 1重量份的氮源(等重量混合的尿素和硫酸铵)、制备例2得到的液化清液和水混合至100重量份，其中制备例2得到的液化清液和水的用量使得混合后的物料中总糖含量为16重量％。混合后的物料即为发酵原液。
制备例7
将1. 5重量份的制备例1得到的糖渣、0. 05重量份的氮源(尿素)、制备例2得到的液化清液和水混合至100重量份，其中制备例2得到的液化清液和水的用量使得混合后的物料中总糖含量为18重量％。混合后的物料即为发酵原液。
制备例8
将0. 3重量份的制备例1得到的糖渣、0. 05重量份的氮源(硫酸铵)、制备例2得到的液化清液和水混合至100重量份，其中制备例2得到的液化清液和水的用量使得混合后的物料中总糖含量为14.5重量％。混合后的物料即为发酵原液。
制备例9
将2重量份的制备例1得到的糖渣、0. 05重量份的氮源(硫酸铵)、制备例2得到的液化清液和水混合至100重量份，其中制备例2得到的液化清液和水的用量使得混合后的物料中总糖含量为19重量％。混合后的物料即为发酵原液。
制备例10
将0. 05重量份的氮源(硫酸铵)、制备例2得到的液化清液和水混合至100重量份，其中制备例2得到的液化清液和水的用量使得混合后的物料中总糖含量为19重量％。 混合后的物料即为发酵原液。
实施例1
将制备例3得到的发酵原液进行高压高压灭菌，而后降温至36°C，接入黑曲霉菌 (黑曲霉T01，天津工业微生物所，以每克所述发酵原液为基准，黑曲霉的接种量为IO5个菌落形成单位)，在37°c下培养30小时后得到种子培养液。
将制备例6得到的发酵原液进行高压灭菌，而后降温至36°C，并且与上述种子培养液混合(种子培养液的使用量使得以每克所述发酵原液为基准，黑曲霉的接种量为 5 X IO4个菌落形成单位)，然后在37°C下培养60小时，发酵结束，得到发酵液。
实施例2
将制备例4得到的发酵原液进行高压高压灭菌，而后降温至36°C，接入黑曲霉菌 (黑曲霉TOl，天津工业微生物所，以每克所述发酵原液为基准，黑曲霉的接种量为1. 5 X IO59个菌落形成单位)，在37°C下培养30小时后得到种子培养液。
将制备例7得到的发酵原液进行高压高压灭菌，而后降温至36°C，并且与上述种子培养液混合(种子培养液的使用量使得以每克所述发酵原液为基准，黑曲霉的接种量为 IO5个菌落形成单位)，然后在37°C下培养60小时，发酵结束，得到发酵液。
实施例3
将制备例5得到的发酵原液进行高压高压灭菌，而后降温至36°C，接入黑曲霉菌 (黑曲霉T01，天津工业微生物所，以每克所述发酵原液为基准，黑曲霉的接种量为5X IO4 个菌落形成单位)，在37°C下培养30小时后得到种子培养液。
将制备例8得到的发酵原液进行高压高压灭菌，而后降温至36°C，并且与上述种子培养液混合(种子培养液的使用量使得以每克所述发酵原液为基准，黑曲霉的接种量为 IO5个菌落形成单位)，然后在37°C下培养60小时，发酵结束，得到发酵液。
实施例4
将制备例3得到的发酵原液进行高压高压灭菌，而后降温至36°C，接入黑曲霉菌 (黑曲霉T01，天津工业微生物所，以每克所述发酵原液为基准，黑曲霉的接种量为5X IO4 个菌落形成单位)，然后在37°C下培养60小时，发酵结束，得到发酵液。
实施例5
将制备例6得到的发酵原液进行高压高压灭菌，而后降温至36°C，接入黑曲霉菌 (黑曲霉T01，天津工业微生物所，以每克所述发酵原液为基准，黑曲霉的接种量为5X IO4 个菌落形成单位)，然后在37°C下培养60小时，发酵结束，得到发酵液。
实施例6
将制备例9得到的发酵原液进行高压高压灭菌，而后降温至36°C，接入黑曲霉菌 (黑曲霉T01，天津工业微生物所，以每克所述发酵原液为基准，黑曲霉的接种量为5X IO4 个菌落形成单位)，然后在37°C下培养60小时，发酵结束，得到发酵液。
对比例1
按照实施例6的方法制备发酵液，不同的是，用制备例10得到的发酵原液替代制备例9得到的发酵原液。
测试实施例1
根据GB 1987-2007标准检测实施例1_6和对比例1中发酵后发酵液中柠檬酸的浓度(简称酸度)，并计算柠檬酸的转化率，转化率(％ )=发酵液中柠檬酸的浓度(简称酸度)X发酵液的体积/进行发酵前的物料中的总糖的重量X100%，结果如表1所示。
表

本发明提供了一种柠檬酸发酵原液，所述柠檬酸发酵原液含有氮源、糖渣和液化清液，所述糖渣为糖化液过滤得到的滤渣，所述糖化液为淀粉质原料的液化液与糖化酶在糖化条件下接触得到的产物，所述液化清液为淀粉质原料的液化液经过滤后得到的滤液，且用于制备所述糖化液的淀粉质原料和用于制备所述液化清液的淀粉质原料相同或不同。本发明还提供了一种柠檬酸制备方法。本发明还提供了一种柠檬酸和淀粉糖的联产方法。通过上述技术方案，本发明提供的柠檬酸制备方法能够达到90％以上的转化率。