公布日：2023.11.03

申請日：2023.08.22

分類號：C12P7/46(2006.01)I;C12N1/14(2006.01)I;C12R1/645(2006.01)N

摘要

本發明提供一種發酵生產蘋果酸的方法。本發明的方法包括：將生產蘋果酸的菌種接種到含有工業廢水的發酵培養基中進行發酵，得到蘋果酸，其中所述工業廢水包括反滲透工藝制備純水過程中產生的濃水。本發明的方法可以滿足蘋果酸發酵的要求，同時實現工業廢水的重復利用，節能減排，綠色環保。

權利要求書

1.一種發酵生產蘋果酸的方法，其包括：將生產蘋果酸的菌種接種到含有工業廢水的發酵培養基中進行發酵，得到蘋果酸，其中所述工業廢水包括反滲透工藝制備純水過程中產生的濃水。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述濃水中含有Na+、Mg2+、Ca2+、SO42-和Cl-；優選地，所述濃水中Na+的濃度為35-50mg/L，Mg2+的濃度為55-65mg/L，Ca2+的濃度為180-200mg/L，SO42-的濃度為280-300mg/L，Cl-的濃度為120-140mg/L。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述濃水的電導率為1200-1800μs/cm；和/或，所述濃水的pH為7.0-7.5。

4.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述工業廢水還包括蘋果酸提取工藝中產生的膜濃相廢水。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述工業廢水中，所述濃水與所述膜濃相廢水的體積比為1:1～1:5，優選為1:3～1:5，更優選為1:3.5～1:4.5。

6.根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述膜濃相廢水通過如下方法得到：將以發酵法或酶轉化法得到的蘋果酸發酵液進行酸解和固液分離，液相經膜過濾后得到所述膜濃相廢水。

7.根據權利要求4-6任一項所述的方法，其特征在于，所述膜濃相廢水中包括有機酸、糖類、蛋白質和礦物質中的一種或多種；優選地，所述膜濃相廢水中含有蘋果酸2wt％-5wt％、丁二酸0.5wt％-2wt％，總氮0.1wt％-0.5wt％，總糖3wt％-5wt％。

8.根據權利要求1-7任一項所述的方法，其特征在于，所述發酵培養基還包括葡萄糖、豆粕粉、CaCO3、生物素、ZnSO4·7H2O和FeSO4·7H2O；優選地，每1L所述發酵培養基包括：葡萄糖150g-250g、豆粕粉125g-175g、CaCO3100g-170g、生物素0.1g-0.3mg、ZnSO4·7H2O0.03g-0.09g、FeSO4·7H2O0.05g-0.2g，余量為工業廢水。

9.根據權利要求1-8任一項所述的方法，其特征在于，所述生產蘋果酸的菌種為嗜熱毀絲霉菌種。

10.根據權利要求1-9任一項所述的方法，其特征在于，所述發酵的溫度為40℃-50℃，罐壓為0.04MPa-0.05MPa，通風比0.1vvm-0.2vvm，攪拌轉速300rpm-500rpm，溶氧量10％-20％。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述技術問題之一，本發明提供了一種利用工業廢水發酵生產蘋果酸的方法，不僅使工業廢水能夠達到蘋果酸發酵培養基的使用要求，降低了原料成本，又實現了節能減排，具有重要的環境效益和經濟效益。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種發酵生產蘋果酸的方法，其包括：將生產蘋果酸的菌種接種到含有工業廢水的發酵培養基中進行發酵，得到蘋果酸，其中所述工業廢水包括反滲透工藝制備純水過程中產生的濃水。

根據本發明的一些實施方式，所述濃水中含有Na+、Mg2+、Ca2+、SO42-和Cl-。

根據本發明的一些實施方式，所述濃水中Na+的濃度為35-50mg/L，Mg2+的濃度為55-65mg/L，Ca2+的濃度為180-200mg/L，SO42-的濃度為280-300mg/L，Cl-的濃度為120-140mg/L。

根據本發明的一些實施方式，所述濃水的電導率為1200-1800μs/cm。

根據本發明的一些實施方式，所述濃水的pH為7.0-7.5。

本發明中所述工業廢水作為溶劑，可以替代配制蘋果酸發酵用培養基的溶劑(通常為水)，減少培養基中營養物質的用量，節約資源。

根據本發明的一些實施方式，所述工業廢水還包括蘋果酸提取工藝中產生的膜濃相廢水。

根據本發明的一些實施方式，所述工業廢水中，所述濃水與所述膜濃相廢水的體積比為1:1～1:5，例如可以是1:1、1:1.5、1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5或它們之間的任意值。

在一些優選實施方式中，所述工業廢水中，所述濃水與所述膜濃相廢水的體積比為1:3～1:5。在一些更優選實施方式中，所述工業廢水中，所述濃水與所述膜濃相廢水的體積比為1:3.5～1:4.5。

在一些優選實施方式中，所述膜濃相廢水通過如下方法得到：

將以發酵法或酶轉化法得到的蘋果酸發酵液進行酸解和固液分離，液相經膜過濾后得到所述膜濃相廢水。

根據本發明的一些實施方式，所述膜濃相廢水中包括有機酸、糖類、蛋白質和礦物質中的一種或多種。

根據本發明的一些實施方式，所述膜濃相廢水中含有蘋果酸2wt％-5wt％、丁二酸0.5wt％-2wt％，總氮0.1wt％-0.5wt％，總糖3wt％-5wt％。

根據本發明的一些實施方式，所述發酵培養基還包括葡萄糖、豆粕粉、CaCO3、生物素、ZnSO4·7H2O和FeSO4·7H2O。

根據本發明的一些實施方式，每1L所述發酵培養基包括：葡萄糖150g-250g、豆粕粉125g-175g、CaCO3100g-170g、生物素0.1g-0.3mg、ZnSO4·7H2O0.03g-0.09g、FeSO4·7H2O0.05g-0.2g，余量為工業廢水。

根據本發明的一些實施方式，所述生產蘋果酸的菌種為嗜熱毀絲霉菌種。本發明中所述嗜熱毀絲霉菌種為商業途徑購買得到。

在一些實施方式中，先將所述嗜熱毀絲霉菌種接種于固體斜面培養基中培養，然后再接種到搖瓶培養基中培養。

在一些具體實施方式中，所述固體斜面培養基包括：蔗糖15-25g、瓊脂10-20g、檸檬酸鈉2-3g、KH2PO43-8g、NH4NO41-3g、MgSO4·7H2O0.05-0.2g、CaCl20.05-0.2g、生物素0.05-0.2mg、微量元素溶液1-3mL，其中，微量元素溶液成分(g/L)包括：檸檬酸3-8g、ZnSO4·7H2O0.05-0.2g、Fe(NH4)2SO4·6H2O0.5-2g、CuSO4·5H2O0.1-0.5g、MnSO4·H2O0.01-0.1g、H3BO30.01-0.1g、Na2MoO4·2H2O0.01-0.1g。

在一些具體實施方式中，所述每1升搖瓶培養基包括：葡萄糖20-40g、豆粕粉5-15g、K2HPO40.1-0.3g、KH2PO40.1-0.3g、MgSO4·7H2O0.05-0.2g、CaCl20.05-0.2g、生物素0.05-0.2mg、微量元素溶液0.5-2mL，其中微量元素溶液成分(g/L)包括：檸檬酸3-8g、ZnSO4·7H2O0.05-0.2g、Fe(NH4)2SO4·6H2O0.5-2g、CuSO4·5H2O0.1-0.5g、MnSO4·H2O0.01-0.1g、H3BO30.01-0.1g、Na2MoO4·2H2O0.01-0.1g。

根據本發明的一些實施方式，所述發酵的溫度為40℃-50℃，例如40℃、42℃、45℃、48℃、50℃或它們之間的任意值。

根據本發明的一些實施方式，所述發酵的罐壓為0.04MPa-0.05MPa，例如0.04MPa、0.042MPa、0.044MPa、0.046MPa、0.048MPa、0.05MPa或它們之間的任意值。

根據本發明的一些實施方式，所述發酵時的通風比為0.1vvm-0.2vvm，例如0.1vvm、0.12vvm、0.14vvm、0.16vvm、0.18vvm、0.2vvm或它們之間的任意值。

根據本發明的一些實施方式，所述發酵時的攪拌轉速為300rpm-500rpm，例如300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm或它們之間的任意值。

根據本發明的一些實施方式，所述發酵體系中的溶氧量為10％-20％，例如10％、12％、15％、18％、20％或它們之間的任意值。

與現有技術相比，本發明的具有以下有益效果：

1.本發明的發酵培養基以反滲透工藝制備純水過程中產生的濃水為溶劑，尤其是將濃水與蘋果酸發酵液過膜后的濃相廢水組合作為溶劑使用后，可以達到蘋果酸發酵的要求，蘋果酸轉化率可以達到甚至高于使用現有的發酵培養基生產蘋果酸的水平。

2.本發明的方法既減少了蘋果酸發酵培養基中糖分、無機鹽等營養物質的用量，降低了原料成本，又實現了反滲透工藝制備純水產生的濃水和蘋果酸發酵液過膜后的濃相廢水等工業廢水的重復利用，還可以實現蘋果酸的發酵生產，節能減排，綠色環保，具有很高的經濟效益。

（發明人：穆曉玲;秦晴;鄭天佑;葛嚴峰;劉安東;張淵;王舒）