[01072750]柠檬酸生产菌株复合诱变育种技术及高强度浓醪发酵工艺

柠檬酸行业属传统调味品制造业，2014年中国柠檬酸产量约124万吨，占全球70%。但柠檬酸生产菌株无知识产权，菌株在扩养、发酵过程中易退化、变异；菌株耐糖、耐酸能力差，糖酸转化率低、发酵结束醪液残总糖高影响产品纯度等缺点。

中国要确保国际柠檬酸制造强国地位，就必须诱变筛选具有自主知识产权的耐高糖、高酸的新菌株，并配备复壮筛选技术预防菌株的变异和退化；研发与菌株配套的高强度浓醪发酵工艺，确保较高的发酵指数和糖酸转化率，同时发酵液残总糖低于1.5%，以实现高纯度柠檬酸产品的稳定生产。针对国内外柠檬酸行业的菌种诱变筛选和发酵工艺问题，该项目提出了柠檬酸生产菌株复合诱变育种技术及高强度浓醪发酵工艺，通过系统的技术创新、工艺优化、设备改造和工业化应用，形成了一套高效、低耗的高纯度柠檬酸生物制造体系，总体技术水平和主要技术经济指标达到了国际同类技术领先水平。

创新点如下：开发了柠檬酸生产菌株复合诱变育种技术，筛选出高性能柠檬酸生产菌株，提高了发酵过程中的糖酸转化率：采用了微波诱变、离子注入诱变复合处理，再进行航天诱变育种，获得具有高浓醪发酵柠檬酸和高强度发酵性能的生产菌株(黑曲霉TN-A09，CGMCC 5751)；开发了一套便捷有效的菌种筛选复壮工艺，应用于生产预防菌株的变异和退化。TN-A09菌株耐受25%浓度葡萄糖，20%浓度柠檬酸，发酵产酸20%以上，发酵周期55h。开发了高强度浓醪发酵工艺，以菌株TN-A09为菌种，采用“二次加酶+二次喷射”液化提高原料处理效果，优化种子罐培养工艺和菌种接种量，改善发酵培养的碳氮比，对发酵过程进行精确控制，提高生产效率，减少产品的原、辅材料消耗和能源消耗，降低生产成本。开发了高纯度柠檬酸精制技术，连续离交、陶瓷膜精密过滤、TVR多效板式蒸发、连续低温浓缩结晶等精制技术的开发及应用，生产出高纯度柠檬酸系列产品，产品质量达到欧美高端产品质量要求，提升了国内柠檬酸行业竞争力。

该项目研究过程中申请专利12项，授权专利10项，其中发明专利6项，实用新型专利4项，发表学术论文5篇，培养博士后1名，研究生6名，获得国家重点新产品两项。技术经济指标：经中国生物发酵产业协会柠檬酸行业分析检测中心检测分析，该成果发酵初始总糖达19.1%、产酸19.0%、发酵周期小于55h、糖酸转化率99.0%、发酵残总糖1.0%以下、发酵指数3.4kg/m。