CN104313105B

CN104313105B - 一种利用苏氨酸发酵液及废母液制备65%苏氨酸的方法

Info

Publication number: CN104313105B
Application number: CN201410509880.5A
Authority: CN
Inventors: 董力青; 冯珍泉; 丁兆堂; 杜鹏飞
Original assignee: Hulunbuir Northeast Fufeng Biotechnology Co Ltd
Current assignee: HULUNBEIER NORTHEAST FUFENG BIOTECHNOLOGIES Co.,Ltd.
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2017-09-08
Anticipated expiration: 2034-09-29
Also published as: CN104313105A

Abstract

本发明属于氨基酸生产技术领域，公开了一种利用苏氨酸发酵液及废母液制备65%苏氨酸的方法，其包括制备发酵液，以1:2的体积比例分成两部分发酵液，过滤脱色，浓缩以及喷雾造粒等步骤。该方法所得产品收率高，生产成本低，同时利用了菌体蛋白和苏氨酸结晶母液，省去了母液处理过程，节省了膜过滤过程中的洗水，降低生产成本，大幅度提高了资源的利用率，得到的产品收率高，减少用水量的同时又减少了环境污染。

Description

一种利用苏氨酸发酵液及废母液制备65%苏氨酸的方法

技术领域

本发明属于氨基酸生产技术领域，具体涉及一种利用苏氨酸发酵液及废母液制备65%苏氨酸的方法。

背景技术

苏氨酸是一种必需的氨基酸，是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸，随着赖氨酸、蛋氨酸合成品在配合饲料中的广泛应用，苏氨酸逐渐成为影响畜禽生长的主要限制性因素。而含量达到98.5％的饲料级苏氨酸主要用做饲料添加剂，其生产步骤为浓缩、结晶、提取菌体蛋白，而其过程中产生的菌体蛋白和母液分别加工处理后同样用于饲料生产中，过程复杂，生产成本高，且废母液处理困难。

然而，苏氨酸分离提取技术长期以来一直被味之素和协和发酵公司等国外大公司所控制。如何打破国际公司的垄断，并且简化提取操作步骤，减少工业能耗和废水排除是我们需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，简化操作步骤，降低生产成本，使得企业生产效益最大化，本发明在原有生产技术的基础上，提出一种利用苏氨酸发酵液及废母液制备65%苏氨酸的方法。

为了实现本发明目的，采用如下技术方案：

一种利用苏氨酸发酵液及废母液制备65%（w/w）苏氨酸的方法，其包括如下步骤：

步骤1）制备苏氨酸发酵液；将大肠杆菌工程菌K12△dapA和黄色短杆菌ATCC14067的混合菌液按照10％的接种量接入种子罐中进行培养，在温度为32℃，摇床转速为180r/min，培养16小时得到液体A；然后按照液体A∶发酵罐培养基为1∶10的体积比转入发酵罐中培养，温度32℃，培养5天，得到发酵液；

步骤2）取发酵液，以1:2的体积比例分成两部分发酵液，即为1/3发酵液和2/3发酵液；

步骤3）取发酵液用微滤陶瓷膜过滤，去除截留物，滤液经超滤膜过滤，得到渗透液收集到滤液罐中，得到膜浓相收集到蛋白储罐中；其中，微滤膜为无机陶瓷膜，截留分子量为2000MW，微滤温度为40℃；超滤膜截留分子量为200MW，超滤温度为40℃；

步骤4）将步骤3）所得渗透液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占渗透液质量0.5%的粉状活性炭，控制脱色罐内的温度为47℃，pH在6，脱色时间为20分钟，用板框过滤去除活性炭后，再用四效蒸发结晶器结晶，最后离心分离出湿晶和母液，湿晶烘干得到高纯度苏氨酸；所述母液收集到母液储罐中；

步骤5）取步骤2）所述2/3发酵液，打入浓缩锅低温真空浓缩，浓缩至1/5体积，与步骤3）所述的膜浓相以及步骤4）所述母液混合，然后加入有机固体填充物，混合均匀后，采用流化床喷雾造粒，得到含量65%以上苏氨酸。

其中，所述混合菌液由大肠杆菌工程菌和黄色短杆菌按照体积比为5∶1混合而成，所述大肠杆菌工程菌或黄色短杆菌的浓度均为1×10⁸个/mL；

所述有机固体填充物可以是玉米皮或小麦糠麸或农作物秸秆粉或两种以上的混合物。

本发明取得的有益效果主要包括：

本发明一种苏氨酸发酵液及废母液制备65%（w/w）苏氨酸的方法，是一种新的苏氨酸生产方法，该方法所得产品收率高，生产成本低，同时利用了菌体蛋白和苏氨酸结晶母液，省去了母液处理过程，节省了膜过滤过程中的洗水，降低生产成本，大幅度提高了资源的利用率，得到的产品收率高，减少用水量的同时又减少了环境污染，具有巨大的社会效益和经济效益。本发明在现有技术的基础上，通过大量试验发现，采用两种菌液按照一定比例混合，二者之间具备一定的协同作用，比常规的单一菌株发酵方法，能够大大提高苏氨酸的产量，采用最优比例5∶1混合，其他条件不变的前提下，产量较大肠杆菌单一菌株可提高20％以上。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具体实施例，对本发明进行更加清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

步骤1）制备苏氨酸发酵液：将大肠杆菌工程菌K12△dapA（可参见“大肠杆菌工程菌K12△dapA发酵产L-苏氨酸培养基的优化”，湖南农业科学）和黄色短杆菌ATCC14067可参见CN1305009A以及CN1284560A等文献）的混合菌液按照10％的接种量接入种子罐中进行培养，在温度为32℃，摇床转速为180r/min，培养16小时得到液体A；然后按照液体A∶发酵罐培养基为1∶10的体积比转入发酵罐中培养，温度32℃，培养5天，得到发酵液；所述混合菌液由大肠杆菌工程菌和黄色短杆菌按照体积比为5∶1混合而成，所述大肠杆菌工程菌或黄色短杆菌的浓度均为1×10⁸个/mL；种子罐培养基组分为（1L）：酵母膏4g，葡萄糖3g，硫酸铵0.5g，七水硫酸亚铁 0.01g， MgSO₄ 0.02g，KH₂PO₄0.1g，其余为水，pH值6.5；所述发酵罐培养基组分为：葡萄糖80g/L，玉米浆10g/L，碳酸钙0.75g/L，KH₂PO₄ 0.1g/L，硫酸铵2g/L，MgSO₄2g/L，NaCl 0.2g/L，pH值6.5；

步骤2）取发酵液300m³，以1:2的体积比例分成两部分；

步骤3）取步骤2）所述100m³发酵液用微滤陶瓷膜过滤，滤液经有机超滤膜过滤，微滤和超滤过程中均不用水洗，得到渗透液，收集到滤液罐中，所得膜浓相收集到蛋白储罐中；

步骤4）将步骤3）所得渗透液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占滤液质量0.5%的粉状活性炭，控制脱色罐内的温度为47℃，pH在6，脱色时间为20分钟，用板框过滤去除活性炭后，再用四效蒸发结晶器结晶，最后离心后分离出湿晶和母液，湿晶烘干后重6.6吨，含量98.5%以上（w/w）；母液10m³收集到母液储罐中；

步骤5）取步骤2）所述200m³发酵液，打入浓缩锅低温真空浓缩，浓缩至原有体积的1/5，与步骤3）所述的膜浓相以及步骤4）所述母液混合，然后加入有机固体填充物7.5吨，混合均匀后，采用流化床喷雾造粒，产生颗粒状苏氨酸42.8吨，含量65%（w/w）。

步骤5）所述有机固体填充物是玉米皮。

产品：98.5%以上苏氨酸6.6吨，65%苏氨酸42.8吨，成品收率99.8%以上。其中，高纯度苏氨酸可应用于医药食品用途；65%苏氨酸可以直接应用于饲料用途。

实施例2

步骤1）制备苏氨酸发酵液：将大肠杆菌工程菌K12△dapA和黄色短杆菌ATCC14067的混合菌液按照10％的接种量接入种子罐中进行培养，在温度为32℃，摇床转速为200r/min，培养16小时得到液体A；然后按照液体A∶发酵罐培养基为1∶10的体积比转入发酵罐中培养，温度31℃，培养5天，得到发酵液；所述混合菌液由大肠杆菌工程菌和黄色短杆菌按照体积比为5∶1混合而成，所述大肠杆菌工程菌或黄色短杆菌的浓度均为1×10⁸个/mL；种子罐培养基组分为（1L）：酵母膏4g，葡萄糖3g，硫酸铵0.5g，七水硫酸亚铁 0.01g， MgSO₄0.02g，KH₂PO₄0.1g，其余为水，pH值6.5；所述发酵罐培养基组分为：葡萄糖80g/L，玉米浆10g/L，碳酸钙0.75g/L，KH₂PO₄ 0.1g/L，硫酸铵2g/L，MgSO₄2g/L，NaCl 0.2g/L，pH值6.5；

步骤2）取发酵液300m³，以1:2的体积比例分成两部分；

步骤3）取步骤2）所述100m³发酵液用微滤陶瓷膜过滤，滤液经有机超滤膜过滤，微滤和超滤过程中均不用水洗，得到渗透液，收集到滤液罐中，膜浓相收集到蛋白储罐中；

步骤4）将步骤3）所得渗透液泵入脱色罐进行脱色处理，脱色罐中添加占滤液质量0.5%的粉状活性炭，控制脱色罐内的温度为47℃，pH在6，脱色时间为20分钟，用板框过滤去除活性炭后，再用四效蒸发结晶器结晶，最后离心后分离出湿晶和母液，湿晶烘干后重6.5吨，含量98.5%以上（w/w）；母液10m³收集到母液储罐中；

步骤5）取步骤2）所述200m³发酵液，打入浓缩锅低温真空浓缩，浓缩至原有体积的1/5，与步骤3）所述的膜浓相以及步骤4）所述母液混合，然后加入有机固体填充物7.5吨，混合均匀后，采用流化床喷雾造粒，产生颗粒状苏氨酸42.9吨，含量65.6%（w/w）。

步骤5）所述有机固体填充物是小麦秸秆粉。

产品：98.5%以上苏氨酸6.5吨，65%苏氨酸42.9吨，成品收率99.8%以上。其中，高纯度苏氨酸可应用于医药食品用途；65%苏氨酸可以直接应用于饲料用途。

实施例3

一、本发明实施例1和实施例2采用大肠杆菌工程菌液和黄色短杆菌按照一定比例混合，二者之间具备一定的协同作用，比常规的单一大肠杆菌工程菌株发酵方法，能够大大提高苏氨酸的产量，其他条件不变的前提下，发酵液中苏氨酸的含量可提高20％以上。

二、65%以上苏氨酸在饲料中的应用试验：

采用实施例1（实验组）制备的65%苏氨酸来替代目前常用的98%苏氨酸（对照组）作为饲料添加剂，按照3：2的质量比分别添加到相同饲料中。

各方面性能参数如下：实验组的工业原料成本较对照组减少了23%，而且无需废水处理，企业利润率可提高30%以上；实验组和对照组对饲养动物的体重生长速率和存活率等生长指标无明显变化，无显著性统计学差异。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种利用苏氨酸发酵液及废母液制备65%苏氨酸的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1）制备苏氨酸发酵液；

步骤2）取发酵液，以1:2的体积比例分成两部分，即为1/3发酵液和2/3发酵液；

步骤3）取步骤2）所述1/3发酵液用微滤陶瓷膜过滤，去除截留物，滤液用超滤膜过滤，得到渗透液收集到滤液罐中；所得膜浓相收集到蛋白储罐中；

步骤5）取步骤2）所述2/3发酵液，打入浓缩锅低温真空浓缩，浓缩至1/5体积，与步骤3）所述的膜浓相以及步骤4）所得母液混合，然后加入有机固体填充物，混合均匀后，采用流化床喷雾造粒，得到含量65%以上苏氨酸；

所述步骤1）制备苏氨酸发酵液包括以下步骤：

将大肠杆菌工程菌K12△dapA和黄色短杆菌ATCC14067的混合菌液按照10％的接种量接入种子罐中进行培养，在温度为32℃，摇床转速为180-200r/min，培养16小时得到液体A；然后按照液体A∶发酵罐培养基为1∶10的体积比转入发酵罐中培养，温度31-32℃，培养5天，即得；

所述混合菌液由大肠杆菌工程菌和黄色短杆菌按照体积比为5∶1混合而成，所述大肠杆菌工程菌或黄色短杆菌的浓度均为1×10⁸个/mL；

所述有机固体填充物是玉米皮或小麦糠麸或农作物秸秆粉。