CN102649971A - 黑曲霉麸曲的培养方法以及发酵制备柠檬酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黑曲霉麸曲的培养方法，该黑曲霉麸曲的培养方法包括将培养基进行灭菌，在灭菌后的培养基中接入黑曲霉菌种进行麸曲培养，其中，所述培养基含有玉米纤维渣。本发明还公开了一种发酵制备柠檬酸的方法，该方法包括将采用上述的黑曲霉麸曲的培养方法所得到的黑曲霉麸曲接入到柠檬酸种子培养基中进行种子培养后，再将得到的种子培养液接入到柠檬酸发酵培养基中进行发酵培养。根据本发明的黑曲霉麸曲的培养方法，该方法能够降低黑曲霉麸曲的培养成本，并且能够提高黑曲霉麸曲的质量和稳定性，进而提高后续柠檬酸发酵的质量和稳定性。

Description

黑曲霉麸曲的培养方法以及发酵制备柠檬酸的方法

技术领域

本发明涉及一种黑曲霉麸曲的培养方法，以及使用该培养方法得到的黑曲霉麸曲进行发酵制备柠檬酸的方法。

背景技术

柠檬酸是有机酸中第一大酸，由于物理、化学等方面的优异性能，广泛应用于医药、化学、电子、纺织、石油、皮革、建筑、摄影、塑料、铸造和陶瓷等工业领域。

目前柠檬酸黑曲霉种子的制备方法一般包括：将小麦麸皮进行预处理、装三级烧瓶后进行灭菌处理，并接入斜面黑曲霉种子进行培养得到合格的麸曲，进一步用于发酵生产。但是，使用小麦麸皮接种进行培养后对麸曲种子质量的影响较大，并且，还可能会导致麸曲种子的性能差异较大，进而导致后续柠檬酸发酵生产的不稳定。

发明内容

本发明的目的在于克服通过上述小麦麸皮培养的麸曲质量较低且质量不稳定的问题，提供一种质量较高、稳定性较好的黑曲霉麸曲的培养方法。

本发明的目的还在于提供一种使用上述黑曲霉麸曲的培养方法得到的黑曲霉麸曲进行发酵制备柠檬酸的方法。

本发明的发明人发现，采用经过预处理的小麦麸皮培养得到的麸曲的性能差异较大，将其应用于柠檬酸发酵时，柠檬酸的质量并不稳定。推测原因可能为：在采用小麦麸皮接种培养麸曲的方法中，所述预处理的方法通常为用水对小麦麸皮进行多次淘洗，在综合考虑成本和效果的前提下，普遍认为保持其淀粉含量为3-8重量%即可以满足培养的要求。但是，淘洗步骤难以控制各批次的小麦麸皮的淀粉量的稳定，由此不仅浪费了水资源，还增加了成本，而且还对麸曲种子质量的影响较大，进而导致后续发酵生产的不稳定。推测对麸曲种子质量的影响较大的原因可能为：1）淘洗步骤造成黑曲霉菌种容易利用的可溶性蛋白质（即氮源）的流失，而残留的蛋白质黑曲霉菌种不容易利用，从而增加了黑曲霉菌种利用氮源的难度；2）淘洗过程中淀粉含量的不固定，造成麸皮接团致使氮源不能充分利用。另外，本发明的发明人意外发现，采用含有玉米纤维渣的培养基对黑曲霉菌种进行麸曲培养，能够得到一种质量高、且质量稳定性好的黑曲霉麸曲，从而完成了本发明。

在本发明中，采用含有玉米纤维渣的培养基对黑曲霉菌种进行麸曲培养，能够得到一种质量高、且质量稳定性好的黑曲霉麸曲。推测原因可能为：1）玉米纤维渣中的成分稳定，且无需经过淘洗步骤，玉米纤维渣中可溶性蛋白质不流失，黑曲霉菌种容易利用玉米纤维渣中的蛋白质；2）相对于小麦麸皮的纤维，玉米纤维渣中的纤维更容易被黑曲霉菌种所利用。

即，本发明提供了一种黑曲霉麸曲的培养方法，该方法包括将培养基进行灭菌，在灭菌后的培养基中接入黑曲霉菌种进行麸曲培养，其中，所述培养基含有玉米纤维渣。

本发明还提供了一种发酵制备柠檬酸的方法，其中，该方法包括将采用上述的黑曲霉麸曲的培养方法所得到的黑曲霉麸曲接入到柠檬酸种子培养基中进行种子培养后，再将得到的种子培养液接入到柠檬酸发酵培养基中进行发酵培养。

根据本发明的黑曲霉麸曲的培养方法，该方法能够降低黑曲霉麸曲的培养成本，并且能够提高黑曲霉麸曲的质量和稳定性，进而提高后续柠檬酸发酵的质量和稳定性。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

按照本发明的黑曲霉麸曲的培养方法，该方法包括将培养基进行灭菌，在灭菌后的培养基中接入黑曲霉菌种进行麸曲培养，其中，所述培养基含有玉米纤维渣。

根据本发明，优选情况下，所述玉米纤维渣为玉米淀粉生产过程中得到的副产物玉米纤维渣。在本发明中，由于能够利用玉米淀粉生产过程中的副产品玉米纤维渣，并且，该玉米纤维渣无需淘洗，因此能够降低成本。

根据本发明，由于本发明提供的黑曲霉麸曲的培养方法主要涉及采用玉米纤维渣制备用于麸曲培养的培养基，因此，对于玉米纤维渣的制备没有特别限定，只要优选满足玉米纤维渣中各组分含量要求即可。例如，可以为玉米淀粉生产过程中得到的玉米纤维渣副产物。玉米淀粉的生产（即玉米淀粉工艺）可以参照现有技术进行。该玉米淀粉工艺通常包括玉米浸泡、脱胚芽、研磨得到粗淀粉乳和玉米纤维渣皮。

具体地，在本发明中，玉米纤维渣可以通过以下方法获得：

首先，将玉米颗粒进行浸泡。将玉米颗粒进行浸泡的条件可以在很大范围内改变，但优选情况下，浸泡的温度可以为40-60℃，对于浸泡液与干玉米颗粒的量之间的比例没有特别的限制，只要能够使干玉米颗粒充分浸泡即可，但优选情况下，所述浸泡液的液面高于干玉米颗粒至少10厘米。所述浸泡液可以为0.15-0.25重量%浓度的亚硫酸溶液，浸泡时间可以为50小时以上，优选为55-65小时。根据本发明，浸泡所采用的设备为本领域技术人员所公知，例如，可以在浸泡罐中对玉米进行浸泡。

其次，除去浸泡后的玉米颗粒的胚芽。除去浸泡后的玉米颗粒的胚芽的方法可以为各种玉米脱胚的方法，例如，该方法可以包括：将经浸泡后的玉米颗粒进行一次研磨，一次研磨的条件使玉米颗粒破碎成平均粒子直径可以为2-5毫米的颗粒，并除去研磨下的胚芽；之后进行二次研磨，二次研磨的条件使得到的颗粒的平均粒子直径可以为1-1.5毫米，并除去研磨下的胚芽。

然后，分离出玉米纤维渣。分离出玉米纤维渣的方法为本领域技术人员所公知，例如，可以将除去胚芽后的玉米颗粒进行细磨，得到浆状物；将该浆状物引入到压力曲筛中进行筛分后洗涤固体，得到玉米纤维渣。上述曲筛的筛面弧度为100-120°，曲筛的筛缝宽度为50-75微米，进料压力为0.2-0.4MPa。所述压力曲筛可以通过商购得到，例如宜兴淀粉设备厂生产的DZQ50型压力曲筛。另外，分离出玉米纤维渣的浆状物在除去蛋白后，得到淀粉乳。

根据本发明，通过上述方法得到的玉米纤维渣中含有玉米纤维、水、淀粉以及蛋白质。优选的情况下，所述玉米纤维渣中，玉米纤维的含量为20-35重量%，水的含量为45-65重量%，淀粉含量为1.5-5重量%，蛋白质含量为5-15重量%；更优选所述玉米纤维渣中，玉米纤维的含量为25-30重量%，水的含量为54-60重量%，淀粉含量为2-4重量%，蛋白质含量为7-12重量%。此外，所述玉米纤维渣中可能还含有其他平衡量的杂质。

根据本发明，当通过上述方法得到的玉米纤维渣中，其蛋白质含量小于5重量%时，有可能会出现氮源不足，影响培养质量。在该情况下，可以通过向培养基中添加补充氮源的方式来解决氮源不足的问题，因此，所述培养基中还可以含有本领域技术人员所公知的各种氮源。所述补充氮源的添加量可以根据所述玉米纤维渣的氮源含量（来自于玉米纤维渣中的蛋白质）来适当选择，只要优选能够使培养基的氮源含量在0.7-1.2重量%的范围即可。所述补充氮源可以为玉米浸泡液、尿素、硫酸铵和硝酸铵等中的一种或多种，优选为玉米浸泡液。所述玉米浸泡液是指上述获得玉米纤维渣方法中浸泡玉米颗粒后得到的含有可溶性糖的玉米浸泡液体。为了减少所述玉米浸泡液的使用体积，优选将该玉米浸泡液进行浓缩后再使用，对浓缩后的体积没有特别的要求，一般情况下，通过将该玉米浸泡液在35-80℃下减压浓缩至原体积的0.5-0.1倍即可。

此外，所述培养基中还可以含有培养黑曲霉麸曲所需要的本领域技术人员公知的其他微量元素，例如，钠、钾、氧等，添加量可视具体情况而选择，在这里不再赘述。

根据本发明，黑曲霉菌种的接入量可以为本领域在培养黑曲霉麸曲时的常规接入量。例如，以每克培养基为基准，所述黑曲霉菌种的接入量为1.5×10⁵~5.5×10⁵个黑曲霉孢子；优选情况下，以每克培养基为基准，所述黑曲霉菌种的接入量为2×10⁵~4×10⁵个黑曲霉孢子。

根据本发明，进行麸曲培养的条件可以为本领域在培养黑曲霉麸曲时常用的条件。例如，该培养的条件包括：温度为30-37℃，湿度为45-55%，通气量为0.1-0.3体积：（体积·分钟），培养时间为7-15天；更优选温度为32-35℃，湿度为47-53%，通气量为0.1-0.2体积：（体积·分钟），培养时间为9-11天

在本发明中，术语“通气量”一般以通气比来表示，通常以每分钟内通过单位体积培养液的空气体积比来表示(V／V·min)，例如通气比为1：0.1-1，简称通气量为0.01-1体积：（体积·分钟）。

根据本发明，所述将培养基进行灭菌的方法可以采用本领域技术人员公知的各种方法。例如，可以将培养基在温度为121-125℃、压力为0.1-0.15MPa下灭菌45-90min。

本发明还提供了一种发酵制备柠檬酸的方法，其中，该方法包括将采用上述的黑曲霉麸曲的培养方法所得到的黑曲霉麸曲接入到柠檬酸种子培养基中进行种子培养后，再将得到的种子培养液接入到柠檬酸发酵培养基中进行发酵培养。

根据本发明，对所述柠檬酸种子培养基没有特别的要求，只要可以用于柠檬酸种子培养的培养基即可。优选情况下，所述柠檬酸种子培养基为淀粉质原料酶解液化清液。以该淀粉质原料酶解液化清液的总量为基准，淀粉质原料酶解液化清液中的总糖为7-13重量%、氮源（以氮元素计）为0.1-0.5重量%；优选地，该淀粉质原料酶解液中的总糖为9-11重量%、氮源为0.1-0.3重量%。另外，根据需要，也可以向种子培养基中添加补充氮源。所述补充氮源的添加量可以为培养基总重量的0.01-0.05重量%。所述补充氮源的种类为本领域技术人员所公知，例如，所述补充氮源可以为尿素、硫酸铵和硝酸铵等中的一种或多种。

根据本发明，对柠檬酸发酵培养基的也没有特别的要求，只要可以用于柠檬酸发酵的发酵培养基即可。优选情况下，所述发酵培养基含有淀粉质原料酶解产物。以该淀粉质原料酶解产物的总量为基准，淀粉质原料酶解产物中的总糖为14.5-18重量%、氮源（以氮元素计）为0.05-0.2重量%；优选地，该淀粉质原料酶解液中的总糖为15.5-17重量%、氮源为0.08-0.15重量%。一般地，淀粉质原料酶解得到淀粉质原料酶解残渣和淀粉质原料酶解液化清液，通常可以将淀粉质原料酶解液化清液用于制备柠檬酸种子培养基或柠檬酸发酵培养基，也可以将淀粉质原料酶解液化清液与淀粉质原料酶解残渣混合后用于制备柠檬酸发酵培养基。本发明所述柠檬酸发酵培养基（即淀粉质原料酶解产物）优选由淀粉质原料酶解残渣和淀粉质原料酶解液化清液与水混合或不与水混合得到，且进一步优选以所述发酵培养基的总重量为100重量份为基准，所述淀粉质原料酶解液化清液的用量为70-90重量份，所述淀粉质原料酶解残渣的用量为10-20重量份，水的用量为0-10量份。

根据本发明，所述淀粉质原料酶解液化清液可以通过多种方法制备得到，例如，可以通过如下方法制备得到：将淀粉质原料粉碎，将粉碎后的产物进行酶解，得到酶解产物，将酶解产物固液分离，得到淀粉质原料酶解液化清液和淀粉质原料酶解残渣，所述固液分离的条件使淀粉质原料酶解残渣的固含量为5-60重量%，更优选为30-50重量%。

根据本发明，所述淀粉质原料可以为本领公知的各种可以用于酶解、发酵制备柠檬酸的含有淀粉的原料，例如，可以选自玉米、薯类（如木薯）和小麦中的一种或几种，优选情况下，所述淀粉质原料为玉米。

所述酶解步骤可以通过本领域常用的方法完成，比如向粉碎产物中添加产酶微生物和/或酶，在产酶微生物的生长温度和/或酶有活力的温度下保温完成。所述产酶微生物为能够分泌淀粉酶的产酶微生物。所述酶包括淀粉酶。

由于微生物生长会产生副产物，因此优选直接加入酶。所述酶的用量越多越好，出于成本考虑，优选以每克粉碎后的粉碎产物的干重计，所述淀粉酶的用量为15-50个酶活力单位。

本发明所述酶的酶活力单位的定义为：在pH值为6.0、温度为70℃的条件下，1分钟将1毫克淀粉转化为还原糖所需的酶量为一个酶活力单位。

所述酶解的温度可以在很大范围内改变，优选为70-105℃，更优选为80-95℃。所述酶解的时间理论上越长越好，考虑到设备利用率，优选所述酶解的时间为90-150分钟，更优选为100-120分钟。所述酶解的pH值可以在很大范围内改变，优选为5.0-7.0，更优选pH值为5.4-5.7。

淀粉酶是指能够分解淀粉糖苷键的一类酶的总称，所述淀粉酶一般包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和异淀粉酶。

根据本发明，优选使用α-淀粉酶和/或异淀粉酶。

根据本发明，所述固液分离的方法与装置为本领域技术人员所公知，例如，压滤机或离心机。

根据本发明，在进行柠檬酸种子培养时，黑曲霉菌种的接入量可以为本领域的常规接入量。例如，以每毫升檬酸种子培养基为基准，黑曲霉麸曲的接入量使得黑曲霉孢子的接入量为1.5×10⁵~4.5×10⁵个；优选地，以每毫升柠檬酸种子培养基为基准，黑曲霉麸曲的接入量使得黑曲霉孢子的接入量为2×10⁵~3×10⁵个。

在本发明中，黑曲霉孢子是以黑曲霉麸曲的形式接入到培养基中的，黑曲霉麸曲中的黑曲霉孢子数可以按照血球平板计数法测得。具体地，该方法为：称取1g黑曲霉麸曲5组，每组中加入含吐蒽4%的无菌生理盐水，经过磁力搅拌器和超声波使孢子成为游离状态，分别在显微镜下进行孢子计数，取5组得到的数据的平均值。

在本发明中，柠檬酸种子培养的程度可以通过取样显微镜镜检、酸度测定和pH测定对黑曲霉的生长进行观察，当pH在2.0-2.5、酸度0.5-2.0%、菌球大小均匀、菌丝粗壮伸出时停止培养。

上述种子培养的条件可以在很大范围内改变，例如所述培养的条件可以包括：培养的温度可以为33-42℃，pH值可以为2-6，通气量可以为0.1-0.5体积：（体积·分钟），培养的时间可以为18-40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℃，pH值可以为2.5-4.5，通气量可以为0.15-0.4体积：（体积·分钟），所述培养的时间可以为22-30小时。

根据本发明，在进行柠檬酸发酵培养时，柠檬酸种子培养液的接入量可以为本领域的常规接入量。例如，以每毫升柠檬酸发酵培养基为基准，种子培养液的接入量使得黑曲霉孢子的接入量为1×10⁴~5×10⁴个；优选地，以每毫升柠檬酸发酵培养基为基准，种子培养液的接入量使得黑曲霉孢子的接入量为1.5×10⁴~3.5×10⁴个。

根据本发明，柠檬酸发酵的条件可以为本领域的常规条件。例如柠檬酸发酵的条件可以包括：培养的温度可以为33-40℃，pH值可以为1.5-6，通气量可以为0.1-0.5体积：（体积·分钟），培养的时间可以为45-65小时；更优选所述培养的条件可以包括：培养的温度可以为34-39℃，pH值可以为1.5-3.0，通气量可以为0.12-0.3体积：（体积·分钟），所述培养的时间可以为50-60小时。

按照本发明的方法制备得到的发酵产物柠檬酸可以用常规的方法，根据不同工业产品的要求分离并精制，比如中和、酸解、脱色、浓缩、结晶、包装。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，玉米纤维渣各成分含量的测定方法为：

玉米纤维渣中玉米纤维含量的测定：根据GB-T 6434-1994测定玉米纤维渣中玉米纤维含量。

玉米纤维渣中水含量的测定：称取10g玉米纤维渣，在90℃下烘干，烘干后的重量与称取的玉米纤维渣的重量的比值即为玉米纤维渣中的水的含量。

玉米纤维渣中淀粉含量的测定：根据GB/T 5009.9-2008测定玉米纤维渣中淀粉含量。

玉米纤维渣中蛋白质含量的测定：采用凯氏定氮法测定玉米纤维渣中蛋白质含量。

对比例中，小麦麸皮各成分测定方法的测定方法为：

小麦麸皮中纤维含量的测定：根据GB-T 6434-1994测定小麦麸皮中纤维含量。

小麦麸皮中水含量的测定：称取10g小麦麸皮，在90℃下烘干，烘干后的重量与称取的小麦麸皮的重量的百分比即为小麦麸皮中的水的含量。

小麦麸皮中淀粉含量的测定：根据GB/T 5009.9-2008测定小麦麸皮中淀粉含量。

小麦麸皮中蛋白质含量的测定：采用凯氏定氮法测定小麦麸皮中蛋白质含量。

以下实施例中，黑曲霉麸曲中的黑曲霉孢子数可以按照血球平板计数法测得。具体地，该方法为：称取1g黑曲霉麸曲5组，每组中加入含吐蒽4%的无菌生理盐水，经过磁力搅拌器和超声波使孢子成为游离状态，分别在显微镜下进行孢子计数，取5组得到的数据的平均值。

以下实施例中的玉米酶解清液和玉米酶解残渣可以参照以下方法获得：

（1）将收获的56千克玉米在热水槽润焖，直至玉米的含水量为15重量%，然后进行粉碎，得到平均粒子直径为400微米的粉碎后产物。

（2）将粉碎后的产物按25重量%的浓度调浆，相对于每克粉碎后的产物，加入20个酶活力单位的淀粉酶（诺维信公司，α-淀粉酶，本发明实施例中均为此淀粉酶），进入喷射器，在85℃、pH为5.5的条件下酶解100分钟，得到酶解产物。

（3）将酶解产物通过用液压式板框压滤机进行压滤，分离出酶解液化清液和酶解滤渣，其中，酶解残渣的含水量为50%。

根据GB 1987-2007标准检测以下实施例中所得柠檬酸发酵液的浓度（简称酸度），计算柠檬酸的转化率，转化率（%）=柠檬酸发酵液的浓度（简称酸度）×柠檬酸发酵液的体积/总糖的重量×100%。

以下实施例中，发酵粮耗是指生产1吨柠檬酸所消耗玉米的量。发酵强度是指生产中每小时每立方米发酵液所产酸的量。

实施例1

1）玉米纤维渣的制备

将玉米颗粒（含水量为15重量%）置于浸泡罐中，并引入0.25重量%的亚硫酸溶液对玉米进行浸泡，浸泡的温度为50℃，浸泡的时间为55小时，0.25重量%的亚硫酸溶液的引入量使液面高于玉米颗粒10厘米。

将浸泡后的玉米连水一起输送到DTMT-80型的脱胚磨机中进行脱胚，经过脱胚机中的脱水筛的玉米颗粒被研磨至平均粒子直径为3毫米的颗粒；之后将该颗粒与脱水筛下的水一起，被输送至旋流器中，以除去研磨下的胚芽；之后，将在旋流器中除去了研磨下的胚芽的玉米颗粒和水一起引入到DTMT-80型脱胚磨机中继续进行研磨，研磨后得到平均粒子直径为1.5毫米的颗粒，之后将该颗粒与脱水筛下的水一起，输送至旋流器中，以除去研磨下的胚芽。

将脱除了胚芽的玉米颗粒引入到LZM685-NA型冲击磨中进行研磨，得到浆状物，并将所述浆状物引入到压力曲筛（宜兴淀粉设备厂，DZQ50）中进行筛分，得到玉米纤维渣和除去了玉米纤维渣后的组分，其中，压力曲筛的筛面弧度为120°，压力曲筛的筛缝宽度为75微米，进料压力为0.2MPa。除去了玉米纤维渣后的组分用于制备淀粉乳。

将得到的玉米纤维渣加入到挤干机中进行除水，得到玉米纤维的含量为25重量%，水的含量为55重量%，淀粉含量为4重量%，蛋白质含量为10重量%的玉米纤维渣，余量为平衡量杂质。

2）黑曲霉麸曲的培养

将步骤（1）得到的玉米纤维渣在温度为121℃、压力为0.12MPa下高温灭菌50min后得到培养基，在培养基中接入黑曲霉菌种（斜面菌种），以每克培养基为基准，所述黑曲霉菌种的接入量为2×10⁵个孢子。培养的条件包括：温度为32℃，湿度为47%，通气量为0.1体积：（体积·分钟），培养时间为9天，且每隔12小时进行翻麸一次，得到黑曲霉麸曲，每克得到的黑曲霉麸曲中含有的孢子数如表1所示。

3）柠檬酸发酵

在种子罐中加入玉米酶解清液、水和尿素得到种子培养基（使得总糖含量为9重量%，氮源（以氮元素计）为0.1重量%），在温度为121℃、压力为0.12MPa下高温灭菌50分钟后快速降温至36℃，接入黑曲霉麸曲（黑曲霉麸曲的接种量使得每毫升种子培养基中黑曲霉孢子的接入量为2×10⁵个）。然后在36℃、pH值为3、通气量为0.2体积：（体积·分钟）的条件下进行菌种培养30小时，得到种子培养液。通过取样显微镜镜检、酸度测定和pH测定可知，种子培养液的pH为2.0、酸度为1%、菌球大小均匀、菌丝粗壮伸出。

在发酵罐中加入玉米酶解清液、玉米酶解残渣、水和尿素得到发酵培养基（使得总糖含量为15.5重量%，氮源（以氮元素计）为0.08重量%），在温度为121℃、压力为0.12MPa下高温灭菌50分钟后快速降温至39℃，接入步骤2）得到的种子培养液，种子培养液的接种量使得每毫升发酵培养基中黑曲霉孢子的接入量为1.5×10⁴个。并在35℃、pH值为1.8、通气量为0.12体积：（体积·分钟）的条件下进行发酵60小时，得到发酵液。发酵酸度和柠檬酸的转化率的结果如表2所示。

实施例2

1）玉米纤维渣的制备

将玉米颗粒（含水量为15重量%）置于浸泡罐中，并引入0.2重量%的亚硫酸溶液对玉米进行浸泡，浸泡的温度为45℃，浸泡的时间为50小时，0.2重量%的亚硫酸溶液的引入量使液面高于玉米颗粒10厘米。

将浸泡后的玉米连水一起输送到DTMT-80型的脱胚磨机中进行脱胚，经过脱胚机中的脱水筛的玉米颗粒被研磨至平均粒子直径为4毫米的颗粒；之后将该颗粒与脱水筛下的水一起，被输送至旋流器中，以除去研磨下的胚芽；之后，将在旋流器中除去了研磨下的胚芽的玉米颗粒和水一起引入到DTMT-80型脱胚磨机中继续进行研磨，研磨后得到平均粒子直径为1.5毫米的颗粒，之后将该颗粒与脱水筛下的水一起，输送至旋流器中，以除去研磨下的胚芽。

将脱除了胚芽的玉米颗粒引入到LZM685-NA型冲击磨中进行研磨，得到浆状物，并将所述浆状物引入到压力曲筛（宜兴淀粉设备厂，DZQ50）中进行筛分，得到玉米纤维渣和除去了玉米纤维渣后的组分，其中，压力曲筛的筛面弧度为120°，压力曲筛的筛缝宽度为75微米，进料压力为0.3MPa。除去了玉米纤维渣后的组分用于制备淀粉乳。

将得到的玉米纤维渣加入到挤干机中进行除水，得到玉米纤维的含量为30重量%，水的含量为55重量%，淀粉含量为2重量%，蛋白质含量为7重量%的玉米纤维渣，余量为平衡量杂质。

2）黑曲霉麸曲的培养

将步骤（1）得到的玉米纤维渣在在温度为121℃、压力为0.12MPa下高温灭菌50min后得到培养基，在培养基中接入黑曲霉菌种（斜面菌种），以每克培养基为基准，所述黑曲霉菌种的接入量为4×10⁵个孢子。培养的条件包括：温度为35℃，湿度为53%，通气量为0.2体积：（体积·分钟），培养时间为11天，且每隔12小时进行翻麸一次，得到黑曲霉麸曲，每克得到的黑曲霉麸曲中含有的孢子数如表1所示。

3）柠檬酸发酵

在种子罐中加入玉米酶解清液、水和尿素得到种子培养基（使得总糖含量为11重量%，氮源（以氮元素计）为0.3重量%），在温度为121℃、压力为0.12MPa下高温灭菌50分钟后快速降温至36℃，接入黑曲霉麸曲（黑曲霉麸曲的接种量使得每毫升种子培养基中黑曲霉孢子的接入量为3×10⁵个）。然后在38℃、pH值为2.5、通气量为0.4体积：（体积·分钟）的条件下进行菌种培养22小时，得到种子培养液。通过取样显微镜镜检、酸度测定和pH测定可知，种子培养液的pH为2.1、酸度为1.2%、菌球大小均匀、菌丝粗壮伸出。

在发酵罐中加入玉米酶解清液、玉米酶解残渣、水和尿素得到发酵培养基（使得总糖含量为17重量%，氮源（以氮元素计）为0.15重量%），在温度为121℃、压力为0.12MPa下高温灭菌50分钟后快速降温至38℃，接入步骤2）得到的种子培养液，种子培养液的接种量使得每毫升发酵培养基中黑曲霉孢子的接入量为3.5×10⁴个。并在34℃、pH值2.5、通气量为0.3体积：（体积·分钟）的条件下进行发酵60小时，得到发酵液。发酵酸度和柠檬酸的转化率的结果如表2所示。

实施例3

1）玉米纤维渣的制备

将玉米颗粒（含水量为15重量%）置于浸泡罐中，并引入0.25重量%的亚硫酸溶液对玉米进行浸泡，浸泡的温度为50℃，浸泡的时间为55小时，0.25重量%的亚硫酸溶液的引入量使液面高于玉米颗粒10厘米。

将浸泡后的玉米连水一起输送到DTMT-80型的脱胚磨机中进行脱胚，经过脱胚机中的脱水筛的玉米颗粒被研磨至平均粒子直径为3毫米的颗粒；之后将该颗粒与脱水筛下的水一起，被输送至旋流器中，以除去研磨下的胚芽；之后，将在旋流器中除去了研磨下的胚芽的玉米颗粒和水一起引入到DTMT-80型脱胚磨机中继续进行研磨，研磨后得到平均粒子直径为1.5毫米的颗粒，之后将该颗粒与脱水筛下的水一起，输送至旋流器中，以除去研磨下的胚芽。

将脱除了胚芽的玉米颗粒引入到LZM685-NA型冲击磨中进行研磨，得到浆状物，并将所述浆状物引入到压力曲筛（宜兴淀粉设备厂，DZQ50）中进行筛分，得到玉米纤维渣和除去了玉米纤维渣后的组分，其中，压力曲筛的筛面弧度为120°，压力曲筛的筛缝宽度为75微米，进料压力为0.3MPa。除去了玉米纤维渣后的组分用于制备淀粉乳。

将得到的玉米纤维渣加入到挤干机中进行除水，得到玉米纤维的含量为29重量%，水的含量为53重量%，淀粉含量为3重量%，蛋白质含量为9重量%的玉米纤维渣，余量为平衡量杂质。

2）黑曲霉麸曲的培养

将步骤（1）得到的玉米纤维渣在在温度为121℃、压力为0.12MPa下高温灭菌50min后得到培养基，在培养基中接入黑曲霉菌种（斜面菌种），以每克培养基为基准，所述黑曲霉菌种的接入量为3×10⁵个孢子。培养的条件包括：温度为34℃，湿度为50%，通气量为0.15体积：（体积·分钟），培养时间为10天，且每隔12小时进行翻麸一次。得到黑曲霉麸曲，每克得到的黑曲霉麸曲中含有的孢子数如表1所示。

3）柠檬酸发酵

在种子罐中加入玉米酶解清液、水和尿素得到种子培养基（使得总糖含量为10重量%，氮源（以氮元素计）为0.2重量%），在温度为121℃、压力为0.12MPa下高温灭菌50分钟后快速降温至36℃，接入黑曲霉麸曲（黑曲霉麸曲的接种量使得每毫升种子培养基中黑曲霉孢子的接入量为2.5×10⁵个）。然后在36℃、pH值为4.5、通气量为0.3体积：（体积·分钟）的条件下进行菌种培养25小时，得到种子培养液。通过取样显微镜镜检、酸度测定和pH测定可知，种子培养液的pH为2.3、酸度为1.3%、菌球大小均匀、菌丝粗壮伸出。

在发酵罐中加入玉米酶解清液、玉米酶解残渣、水和尿素得到发酵培养基（使得总糖含量为16.5重量%，氮源（以氮元素计）为0.13重量%），在温度为121℃、压力为0.12MPa下高温灭菌50分钟后快速降温至38℃，接入步骤2）得到的种子培养液，种子培养液的接种量使得每毫升发酵培养基中黑曲霉孢子的接入量为2.5×10⁴个。并在36.5℃、pH值为2.2、通气量为0.2体积：（体积·分钟）的条件下进行发50小时，得到发酵液。发酵酸度和柠檬酸的转化率的结果如表2所示。

实施例4

1）玉米纤维渣的制备

将玉米颗粒（含水量为15重量%）置于浸泡罐中，并引入0.15重量%的亚硫酸溶液对玉米进行浸泡，浸泡的温度为60℃，浸泡的时间为55小时，0.15重量%的亚硫酸溶液的引入量使液面高于玉米颗粒10厘米。

将浸泡后的玉米连水一起输送到DTMT-80型的脱胚磨机中进行脱胚，经过脱胚机中的脱水筛的玉米颗粒被研磨至平均粒子直径为5毫米的颗粒；之后将该颗粒与脱水筛下的水一起，被输送至旋流器中，以除去研磨下的胚芽；之后，将在旋流器中除去了研磨下的胚芽的玉米颗粒和水一起引入到DTMT-80型脱胚磨机中继续进行研磨，研磨后得到平均粒子直径为1.5毫米的颗粒，之后将该颗粒与脱水筛下的水一起，输送至旋流器中，以除去研磨下的胚芽。

将脱除了胚芽的玉米颗粒引入到LZM685-NA型冲击磨中进行研磨，得到浆状物，并将所述浆状物引入到压力曲筛（宜兴淀粉设备厂，DZQ50）中进行筛分，得到玉米纤维渣和除去了玉米纤维渣后的组分，其中，压力曲筛的筛面弧度为120°，压力曲筛的筛缝宽度为75微米，进料压力为0.25MPa。除去了玉米纤维渣后的组分用于制备淀粉乳。

将得到的玉米纤维渣加入到挤干机中进行除水，得到玉米纤维的含量为33重量%，水的含量为45重量%，淀粉含量为5重量%，蛋白质含量为11重量%的玉米纤维渣，余量为平衡量杂质。

2）黑曲霉麸曲的培养

按照实施例1中的步骤2）的方法进行黑曲霉麸曲的培养，不同的是：培养基为上述步骤1）中得到的玉米纤维渣，得到黑曲霉麸曲，每克得到的黑曲霉麸曲中含有的孢子数如表1所示。

3）柠檬酸发酵

按照实施例1中的步骤3）的方法进行柠檬酸发酵，不同的是接入种子罐的是上述步骤2）中得到的黑曲霉麸曲，得到的发酵液的发酵酸度和柠檬酸的转化率的结果如表2所示。

对比例1

1）小麦麸皮的制备

将小麦经过除杂后，用水润麦，使水份均匀，达到14-15重量%，然后经过机械研磨过筛，然后再把麸皮通过打麸机强力打击与摩擦，把麸片上粘附的粉粒与麸皮分离，再经过刷粉机把麸片上的粉粒刷下，最后经过圆筛处理、多次淘洗得到小麦麸皮。得到的小麦麸皮中纤维的含量为25重量%，水的含量为55重量%，淀粉含量为4重量%，蛋白质含量为9重量%，余量为平衡量杂质。

2）黑曲霉麸曲的培养

按照实施例1中的步骤2）的方法进行黑曲霉麸曲的培养，不同的是培养基为上述小麦麸皮。得到黑曲霉麸曲，每克得到黑曲霉麸曲中含有的孢子数如表1所示。

3）柠檬酸发酵

按照实施例1中的步骤3）的方法进行柠檬酸发酵，不同的是接入种子罐的是上述步骤2）中得到的黑曲霉麸曲。发酵酸度和柠檬酸的转化率的结果如表2所示。

表1

编号	每克得到黑曲霉麸曲中含有的孢子数（亿个）
		实施例1	14.85
实施例2	14.83
		实施例3	14.81
实施例4	14.45
		对比例1	14.22

表2

编号	发酵转化率（%）	发酵强度（kg/(m3h)）	发酵粮耗（t）
				实施例1	97.3	2.379	1.552
实施例2	97.4	2.384	1.558
				实施例3	97.1	2.391	1.563
实施例4	96.3	2.256	1.565
				对比例1	94.9	2.102	1.579

通过表1和表2可以看出，使用本发明的黑曲霉麸曲的培养方法得到的黑曲霉麸曲中的黑曲霉孢子数要明显高于对比例1中得到的黑曲霉麸曲。另外，使用本发明的黑曲霉麸曲的培养方法得到的黑曲霉麸曲进行接种发酵制备柠檬酸的转化率和发酵强度明显高于使用对比例1中得到的黑曲霉麸曲进行发酵的方法，并且发酵粮耗要小于使用对比例1中得到的黑曲霉麸曲进行发酵的方法。

Claims (10)

1.一种黑曲霉麸曲的培养方法，该方法包括将培养基进行灭菌，在灭菌后的培养基中接入黑曲霉菌种进行麸曲培养，其特征在于，所述培养基含有玉米纤维渣。

2.根据权利要求1所述的培养方法，其中，所述玉米纤维渣中，玉米纤维的含量为20-35重量%，水的含量为45-65重量%，淀粉的含量为1.5-5重量%，蛋白质的含量为5-15重量%。

3.根据权利要求2所述的培养方法，其中，所述玉米纤维渣中，玉米纤维的含量为25-30重量%，水的含量为54-60重量%，淀粉的含量为2-4重量%，蛋白质的含量为7-12重量%。

4.根据权利要求1所述的培养方法，其中，以每克培养基为基准，所述黑曲霉菌种的接入量为1.5×10⁵~5.5×10⁵个黑曲霉孢子。

5.根据权利要求1所述的培养方法，其中，进行麸曲培养的条件包括：温度为30-37℃，湿度为45-55%，通气量为0.1-0.3体积：（体积·分钟），培养时间为7-15天。

6.一种发酵制备柠檬酸的方法，其特征在于，该方法包括将采用权利要求1-5中任意一项所述的黑曲霉麸曲的培养方法所得到的黑曲霉麸曲接入到柠檬酸种子培养基中进行种子培养后，再将得到的种子培养液接入到柠檬酸发酵培养基中进行发酵培养。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，以每毫升柠檬酸种子培养基为基准，黑曲霉麸曲的接入量使得黑曲霉孢子的接入量为1.5×10⁵~4.5×10⁵个。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述种子培养的条件包括：培养的温度为30-42℃，pH值为2-6，通气量为0.1-0.5体积：（体积·分钟），培养的时间为18-40小时。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，以每毫升柠檬酸发酵培养基为基准，种子培养液的接入量使得黑曲霉孢子的接入量为1×10⁴~5×10⁴个。

10.根据权利要求6或8所述的方法，其中，柠檬酸发酵的条件包括：培养的温度为33-40℃，pH值为1.5-6，通气量为0.1-0.5体积：（体积·分钟），培养的时间为45-65小时。