CN101463320B - 一种生物氮素及其制备方法和应用 - Google Patents

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本发明公开了一种生物氮素及其制备方法和应用，生物氮素是以生产抗生素/维生素过程中产生的废菌渣为原料，经瞬时高温干燥制成的，其蛋白质含量≥45％，水分≤8％，磷含量5～10mg/g。其制备方法包括以下步骤：a、将生产抗生素/维生素过程中产生的新鲜废菌渣倒入发酵池内，使其自然发酵2小时以上，搅拌成糊状物。b、将糊状物瞬时高温干燥，控制温度在140～200℃，收集干燥物料。所制备的生物氮素在同品种抗生素/维生素发酵培养基中得到应用。本发明使抗生素/维生素生产过程中产生的废菌渣得到合理、安全的应用，开辟了废菌渣的一种新的应用领域，建立了一种有效、经济的循环生产体系，为生物发酵工业的清洁生产提供了技术支持。

Description

一种生物氮素及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种生物氮素及其制备方法和应用，具体地说是一种可作为微生物发酵新氮源的生物氮素及其制备方法和应用。
背景技术
目前生产抗生素/维生素主要是采用微生物发酵法进行生物合成。其在生产发酵过程中需要消耗大量的氮源(如玉米浆、玉米蛋白粉、花生饼粉、黄豆饼粉等)，同时又有会产生大量的废菌渣。在中国，每年因生物发酵而产生的废菌渣达数十万吨。多年来，生物发酵废菌渣一直作为工业废渣而被丢弃。由于废菌渣内含有大量的蛋白质、磷、丰富的维生素、氨基酸及培养基残留物，因此，丢弃废菌渣不仅造成大量的资源浪费，同时也导致了严重的环境污染。尤其抗生素发酵废菌渣中残存的抗生素效价及其降解物，给生态环境带来了严重的潜在性危害，它已被国际社会视为抗生素生产的主要公害之一。为了避免废菌渣的浪费，人们长期以来一直在致力于将废菌渣用于饲料或饲料添加剂的研究。如上海第三制药厂1957年即开始研发将四环素菌渣晒干作饲料添加剂。80年代末期，国内抗生素生产企业均将废菌渣简单晾晒后，用作蛋白饲料或添加剂。CN1089440专利公开的一种菌体蛋白饲料，也是以废菌渣为主原料，配备其他辅助营养料，并以生物发酵工艺将废菌渣残存的大分子纤维、木质素降解为小分子的营养代谢物质，从而提供一种可替代粮食的饲料。然而，菌渣饲料中抗生素残留在动物体内的富集，会影响到人类本身，并使人体产生耐药性。随着人们对合理使用抗生素的重视，使这种动物饲料受到质疑。因此，如何经济、安全、有效地利用抗生素/维生素废菌渣成为当前抗生素/维生素发酵行业研究人员关注和研究探索的焦点。
发明内容
本发明的目的之一就是要提供一种新型氮源，即一种生物氮素，以有效、安全地利用抗生素/维生素废菌渣，同时以此为氮源来补充、替代普通氮源，降低抗生素/维生素的制造成本。
本发明的目的之二就是要提供一种上述生物氮素的制备方法。
本发明的目的之三就是要提供一种上述生物氮素在同品种抗生素/维生素发酵培养基中的应用。
本发明的目的是这样实现的：
本发明所提供的生物氮素，是以生产抗生素/维生素过程中产生的废菌渣为原料，经瞬时高温干燥制成的，其蛋白质含量≥45％，水分≤8％，磷含量5～10mg/g。
本发明所提供的生物氮素的制备方法包括以下步骤：
a、将生产抗生素/维生素过程中产生的新鲜废菌渣倒入发酵池内，使其自然发酵2小时以上，搅拌成糊状物。
b、将糊状物瞬时高温干燥，控制温度在140～200℃，收集干燥物料。
本发明方法在瞬时高温干燥时，最好采用滚筒式刮板干燥机，以保证所制产品蛋白含量高，营养成分不受损。
本发明所提供的生物氮素，属于废物利用，其作为氮源可10％～100％替代同品种发酵培养基中所需的普通氮源原材料(如以青霉素菌废菌渣为原料制成的生物氮素可替代青霉素菌发酵工艺中所需的玉米蛋白粉；以土霉素菌废菌渣为原料制成的生物氮素可替代土霉素菌发酵工艺中所需的黄豆饼粉等)，由此大大降低了抗生素/维生素的制造成本。
本发明方法工艺流程简便，易于操作，其瞬时(即一瞬间，约5-60秒钟)高温干燥工艺，解决了发酵废菌渣常规处理过程中常常存在的蛋白易腐败、变性，废菌渣易焦化、炭化的问题，使所制备的生物氮素可作为氮源用于同品种抗生素/维生素的发酵培养基中，由此使抗生素/维生素的发酵废菌渣有了新用途，即作为一种新氮源在同品种抗生素/维生素的发酵培养基中得到应用。
本发明的有益之处还在于使抗生素/维生素生产过程中产生的废菌渣得到合理、安全的应用，开辟了废菌渣的一种新的应用领域，建立了一种有效、经济的循环生产体系，为生物发酵工业的清洁生产提供了技术支持。
具体实施方式
实施例1：以青霉素菌废菌渣为原料，制备生物氮素。
将新鲜的青霉素废菌丝8吨，倒入发酵池中，自然发酵2小时，用泥浆泵打入滚筒刮板干燥机，温度控制在140～150℃，30-60秒钟连续干燥，用50目筛磨粉得到生物蛋白粉(即生物氮素)1吨。其物理性状：蛋白含量51.2％，溶磷8mg/g，水份7.8％，颗粒均匀(50目以下的85％)，黄褐色，味香。
实施例2：以土霉素菌废菌渣为原料，制备生物氮素。
将新鲜的土霉素废菌丝10吨，倒入发酵池中，自然发酵4小时，用泥浆泵打入滚筒刮板干燥机，温度控制在190～200℃，5-10秒钟连续干燥，用100目筛磨粉得到生物蛋白粉1.2吨。物理性状：蛋白含量50.8％，溶磷6mg/g，水份6.5％，颗粒均匀(100目以下的80％)，黄褐色，味香。
实施例3：以维生素B12菌废菌渣为原料，制备生物氮素。
将新鲜的维生素B12废菌丝5吨，倒入发酵池中，自然发酵8小时，用泥浆泵打入滚筒刮板干燥机，温度控制在140～150℃，瞬时干燥，用30目筛磨粉得到生物氮素0.7吨。物理性状：蛋白含量48.5％，溶磷6mg/g，水份8.0％，颗粒均匀(30目以下的90％)，黄褐色，味香。
实施例4：实施例1所制生物氮素在青霉素发酵生产中的应用。
用实施例1所制生物氮素，替代青霉素发酵培养基中的30％的玉米蛋白粉，经常规发酵、提取等工艺得到青霉素结晶粉。其作为部分氮源用于青霉素发酵后的技术参数表1所示：
表1
  批次   周期   单位   指数   提炼收率％   结晶收率  400nm透光率
  实验批1   147   53160   3.90   79.23   82.40   93.50
  实验批2   143   58449   3.85   77.95   83.03   94.67
  实验批3   147   58250   3.88   76.84   81.67   92.48
  平均   145   56619   3.87   78.00   82.36   93.55
  对照批   144   56802   3.91   78.90   82.15   93.67
注：对照批即培养基中的玉米蛋白粉为100％。
实施例5：实施例3所制生物氮素在维生素B12发酵生产中的应用。
用实施例3所制生物氮素，替代维生素B12发酵培养基中的80％的玉米蛋白粉，经常规发酵、提取等工艺等得到维生素B12结晶粉。
其作为部分氮源用于维生素B12发酵后的技术参数如表2所示：
表2
  批次   周期   单位mg/l   收率(％)
  实验批1   128   108   70.53
  实验批2   122   101   70.78
  实验批3   125   106   71.19
  平均   125   105   70.83
  对照批   124   110.7   70.69
注：对照批即培养基中的玉米蛋白粉为100％。
实施例6：实施例2所制生物氮素在土霉素发酵生产中的应用。
用实施例2所制生物氮素，替代土霉素发酵培养基中的100％的黄豆粉，经常规发酵、提取等工艺等得到土霉素结晶粉。
其作为部分氮源用于土霉素发酵后的技术参数如表3所示：
表3
  批次   周期   单位(u/ml)   指数   总收率％   490nm透光率
  实验批1   144   12700   1.79   90.27   ≤0.092
  实验批2   142   12052   1.81   91.58   ≤0.102
  实验批3   147   12101   1.85   93.77   ≤0.089
  平均   144   12285   1.81   91.87   ≤0.094
  对照批   144   12017   1.9   92   ≤0.092
注：对照批即培养基中的黄豆粉为100％
从表1、表2、表3可以看出，本发明所制的生物氮素，用于部分或全部替代原生产工艺中的普通氮源，其所制备的抗生素或维生素，原工艺(即采用常规氮源)其各种技术参数无显著性差异。由此表明，本发明生物氮素完全可以作为一种新氮源用于同品种抗生素/维生素的发酵培养基中。

Claims (3)

1.一种生物氮素，其特征在于它是以生产抗生素/维生素过程中产生的新鲜菌渣倒入发酵池内，使其自然发酵2小时以上，搅拌成糊状物；放入滚筒式刮板干燥机内，控制温度在140～200℃，干燥5～10秒钟制成；其蛋白质含量≥45％，水分≤8％，磷含量5～10mg/g。
2.一种生物氮素的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
a、将生产抗生素/维生素过程中产生的新鲜菌渣倒入发酵池内，使其自然发酵2小时以上，搅拌成糊状物；
b、将糊状物放入滚筒式刮板干燥机内高温干燥，控制温度在140～200℃，时间控制在5～10秒钟，收集干燥物料。
3.权利要求1所述的的生物氮素在同品种抗生素/维生素发酵培养基中的应用。
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