CN103798515A - 一种利用乳酸链球菌素提取废液制备饲料添加剂的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用乳酸链球菌素提取废液制备饲料添加剂的方法，属于发酵工业技术领域。本方法首先利用陶瓷膜循环过滤截留菌体，然后将含高浓度菌体的料液干燥制备菌体蛋白粉，主要用于饲料或农肥领域。通过该方法截留蛋白回收率高，除了能截留菌体蛋白之外，还能截留住培养基中的大分子蛋白，营养物质丰富。陶瓷膜透出液经超滤浓缩，然后盐析制得高纯度乳酸链球菌素。盐析后的上清液含大量氯化钠，经喷雾干燥后作为饲料添加剂用于饲料工业。通过该技术方案可以将乳酸链球菌素提取废液变废为宝，避免排放后对环境的污染。实现发酵工业的可持续发展，为实现清洁生产的目标提供切实可行的途径。

Description

一种利用乳酸链球菌素提取废液制备饲料添加剂的方法

技术领域

本发明涉及一种利用乳酸链球菌素提取废液制备饲料添加剂的方法，属于发酵工业技术领域。

背景技术

发展非粮食饲料源一直是饲料工业的研究方向，这可以解决人畜挣粮的矛盾。利用发酵厂提取废液制备饲料添加剂可以减少粮食在饲料工业的应用，达到合理利用资源、变废为宝的效果，为实现发酵工业的可持续发展开辟一条清洁生产之路。

乳酸链球菌素的生产与菌株的生长密切相关，即乳酸链球菌素的产率依赖于菌株的生长率，发酵结束后菌体量较大，下游提取的第一步就是去除菌体。菌体蛋白含有占干重40～80%的蛋白质，丰富的维生素、生长因子及培养基残留物等营养物质，可用于饲料工业或农肥工业。

目前发酵工业去除菌体多采用板框过滤的方法，该方法劳动强度大，需要人工较多，还需要加入珍珠岩或硅藻土等加工助剂，相应的增加了生产成本。通过板框过滤去除菌体，菌体较难回收。本方法采用膜过滤技术去除菌体，设备占地面积小，劳动强度小，不用加入其它原辅料，最后浓缩获得的菌体蛋白易回收利用，避免了排放后对环境造成的污染。

提取发酵液中菌体蛋白的方法很多，有高速离心、加热沉淀和絮凝沉淀，但存在高速离心能耗大、加热沉淀效果较差、絮凝沉淀蛋白提取率低的技术问题。通过陶瓷膜过滤法提取菌体蛋白回收率高达98%，发酵液中的大分子蛋白也被截住，蛋白含量高，同时菌悬液中还有少量的维生素、生长因子、各种无机盐，营养物质丰富。用乳酸链球菌素发酵液提取菌体蛋白，里面含有生物防腐剂乳酸链球菌素，可以防止饲料长菌，延长饲料储藏期。

发酵料液经陶瓷膜过滤后，透出液经超滤膜浓缩，所得浓缩液进行盐析处理，析出蛋白经干燥获得乳酸链球菌素产品。上清液固形物中含90%以上的氯化钠、少量其它无机盐、低分子糖，如果直接排放会给污水处理带来难度，同时也造成资源的浪费。如果将盐析上清液喷雾干燥，作为食盐加入到饲料中，可达到变废为宝的效果。用该方法制得的饲料添加剂含有提取残留的天然防腐剂乳酸链球菌素，添加到饲料中具有防腐作用，可以延长饲料的储存时间，同时可以减少或替换其它化学防腐剂的添加，从而减少了化学防腐剂在动物体内的积累，对于提高肉制品的质量，保障食品安全具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种回收、利用乳酸链球菌素提取废液的方法，变废为宝，减少排放后对环境的污染。

上述目的可通过以下的技术方案实现：

1 通过陶瓷膜浓缩获得菌体蛋白，通过干燥获得菌体蛋白粉：乳酸链球菌素发酵液须用酸调pH2.5～3.0，然后经70～90℃加热10～40min，解除菌体对产物的吸附，使产物释放到发酵液中，同时杀死菌体；采用孔径为30000～80000Da的陶瓷膜，在温度40～70℃，进膜压力0.1～0.3MPa，膜通量10～70L/min的条件下过滤；当浓缩液不够循环时停止浓缩，开始加pH2.5～3.0的纯化水洗有效成分，加水量与浓缩液等体积，水洗1～3次；陶瓷膜透出液进入下一步工序，在浓缩液中加入5～10%的纳他霉素提取废液，然后经喷雾干燥制得蛋白粉，供饲料工业使用。

2 盐析超滤膜浓缩料液，盐析上清液经喷雾干燥制得的含大量氯化钠的粉末，可作为饲料添加剂用于饲料工业中：陶瓷膜透出液经超滤膜浓缩3～10倍，浓缩液中加入20%～30%的氯化钠盐析1～10h；盐析蛋白经离心、重溶后再喷雾干燥，制得乳酸链球菌素成品。盐析上清液中含有大量氯化钠，少量其它无机盐、低分子糖及微量乳酸链球菌素，经喷雾干燥，作为食盐添加到饲料当中，盐析后上清液可以加入5～10%的纳他霉素提取废液然后再干燥，可以同时达到抗细菌及真菌的效果。其喷雾干燥条件为进口温度160～200℃，出口温度70～90℃。

本发明的优点在于：

1本方法采用陶瓷膜过滤技术去除菌体，设备占地面积小，劳动强度小，不用加入其它原辅料，最后浓缩获得的菌体蛋白易回收利用，避免了排放后对环境造成的污染。而目前发酵工业去除菌体多采用板框过滤的方法，该方法劳动强度大，还需要加入珍珠岩或硅藻土等加工助剂，相应的增加了生产成本。通过板框过滤去除菌体，菌体与珍珠岩和硅藻土混合在一起，菌体较难回收利用；

2 从发酵液中提取菌体蛋白的方法很多，但普遍存在着能耗大、蛋白提取率低、工艺复杂等缺点，通过陶瓷膜过滤法提取菌体蛋白工艺简单，无需添加其它化学试剂，回收率高达98%，同时培养基中剩余的大分子蛋白也被回收，营养成分更加丰富，菌粉中蛋白质含量高达85%以上；

3 通过本方法获得的菌体蛋白或盐析上清液喷成的粉末，含有残留的天然防腐剂乳酸链球菌素，在喷雾干燥之前又加入纳他霉素提取废液，能够达到同时防止真菌和细菌的效果，能够延长饲料的储存期，可以减少或替代化学防腐剂的添加，提高食品安全指数；

4 通过本方法回收菌体蛋白及盐析上清液，可以避免排放后对环境造成的污染，变废为宝，降低生产成本，实现发酵工业的清洁生产。

具体实施方式

实施例1：

菌种：乳酸链球菌

种子培养基(g/L)：蔗糖5、酵母粉10、氯化钠5、磷酸二氢钾2、硫酸镁0.2；

发酵培养基(g/L)：蔗糖70(分批流加)、酵母粉5、玉米浆10、氯化钠5、磷酸二氢钾2、硫酸镁0.2，消泡剂0.2；

培养条件：30℃、厌氧培养；

经24h发酵，乳酸链球菌素效价达到6800IU/mL，放罐体积为10T。发酵液pH调至3.0，然后经80℃加热处理20min。通冷却水冷却，温度降至50℃时开始陶瓷膜过滤。用50000Da陶瓷膜过滤，通过调节主泵频率和截止阀开度，控制进膜压力0.3MPa，控制透出液流量30L/min左右，经过5h过滤，剩余体积为500L时停止。然后加入pH2.5的纯化水，水洗一次，转至喷雾干燥工序；

将陶瓷膜浓缩菌液在进口温度180℃、出口温度90℃条件下喷雾干燥获得50kg菌粉，蛋白质含量高达87%，各种营养成分含量如下表。

表1 菌粉中各种营养成分含量

营养成分	含量
		蛋白质(%)	87
碳水化合物(%)	7
		脂肪(%)	1
无机盐(%)	4
		氨基酸(mg/kg)	200
维生素(mg/kg)	30
		生物活性物质(mg/kg)	20
纳他霉素(mg/kg)	150
		乳酸链球菌素(mg/kg)	200

陶瓷膜透出液经超滤膜浓缩得到1T浓缩液，加入750kg食盐，经6h盐析，析出蛋白经喷雾干燥制成乳酸链球菌素成品。在上清液中加入60L纳他霉素提取废液，在进口温度190℃、出口温度80℃条件下喷雾干燥得到粉末，其中主要成分为氯化钠、少量其它无机盐、乳酸链球菌素，可作为食盐用于饲料工业中。各种营养成分含量如下表。

表2 粉末中各种营养成分含量

营养成分	含量
		氯化钠(%)	92
低糖(%)	4
		其它无机盐(%)	3
纳他霉素(mg/kg)	150
		乳酸链球菌素(mg/kg)	200

实施例2：

所述种子及发酵培养基采用实施例1的培养基配方，所述的培养条件为发酵过程中控制pH在6.5～7.0之间，控制糖含量在25g/L以下，微量通气培养。经过18h发酵，效价达到7600IU/mL，放罐体积8T。发酵液调pH至2.5，经90℃处理5min，然后冷却至60℃经50000Da陶瓷膜过滤，最终剩余体积500L时停止。而后用pH2.6的水洗三次，每次加入500L。将洗涤后菌悬液加入40L纳他霉素提取废液，经喷雾干燥获得40kg菌粉，蛋白质含量高达89%。

陶瓷膜透出液经超滤膜浓缩10倍，加入25%的氯化钠盐析2h，加入100L纳他霉素废液并经喷雾干燥得到主要成分为氯化钠的粉末，里面同时含有抗真菌剂纳他霉素和抗细菌剂乳酸链球菌素可以延长饲料的的保质期，有利于饲料的存放。

Claims (12)

1.一种利用乳酸链球菌素提取废液制备饲料添加剂的方法，其特征在于乳酸链球菌素发酵液通过陶瓷膜过滤制备高浓度菌悬液，然后通过干燥制备菌体蛋白，陶瓷膜透出液经超滤膜浓缩而后盐析，上清液中含大量氯化钠，盐析上清液经干燥得到含大量氯化钠的粉末。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的乳酸链球菌素发酵液须用酸调pH2.5～3.0，然后经70～90℃加热10～40min，解除菌体对产物的吸附，使产物释放到发酵液中，同时杀死菌体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的陶瓷膜过滤是采用孔径为30000～80000Da的陶瓷膜，在温度40～70℃，进膜压力0.10～0.30MPa，膜通量10～70L/min的条件下过滤。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当陶瓷膜浓缩液不够循环时停止浓缩，开始加pH2.5～3.0的纯化水洗有效成分，加水量与浓缩液等体积，水洗1～3次。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的陶瓷膜透出液进入下一步工序，浓缩的高浓度菌液经干燥制得菌体蛋白粉。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述的菌体蛋白粉主要用于饲料或农肥领域。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的陶瓷膜透出液经超滤浓缩3～10倍时停止超滤。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于盐析是在超滤浓缩液中加入20%～30%的氯化钠，盐析时间为1～10h。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的盐析后上清液经干燥制得的含大量氯化钠的粉末，作为饲料添加剂用于饲料工业中。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的高浓度菌悬液及盐析后上清液在干燥前可以加入5～10%的纳他霉素提取废液。

11.根据权利要求5和权利要求9所述的方法，其特征在于所述的干燥均采用喷雾干燥，条件为进口温度160～200℃，出口温度70～90℃。

12.根据权利要求6和权利要求9所述的方法，其特征在于所述回收的的菌体蛋白及盐析上清液经喷雾干燥后均可作为饲料添加剂用于饲料工业中。