CN105039487A

CN105039487A - 谷氨酸浓缩连续等电提取新工艺

Info

Publication number: CN105039487A
Application number: CN201510597462.0A
Authority: CN
Inventors: 刘世周; 程士清; 王刚; 邱云
Original assignee: Hulunbuir Northeast Fufeng Biotechnology Co Ltd
Current assignee: Hulunbuir Northeast Fufeng Biotechnology Co Ltd
Priority date: 2015-09-19
Filing date: 2015-09-19
Publication date: 2015-11-11

Abstract

本发明属于食品技术领域，公开了谷氨酸浓缩连续等电提取新工艺，其包括如下步骤：1）制备混合种子液，2）发酵制备谷氨酸，3）浓缩连续等电，4）废液处理。本发明工艺能提高发酵效率，有效地处理废水，环保无污染。

Description

谷氨酸浓缩连续等电提取新工艺

技术领域

本发明属于食品技术领域，具体涉及谷氨酸浓缩连续等电提取新工艺。

背景技术

谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为α-氨基戊二酸。谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点3.22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。味精由谷氨酸制备而得。

从谷氨酸发酵液中提取谷氨酸的现有技术主要有：等电结晶+离子交换工艺。国内多数味精生产企业采用“等电结晶+离子交换”工艺。其工艺过程是用离子交换获得的高流份调节发酵液的pH值，使其下降至等电点3.22，并降温至10℃左右，使大部分谷氨酸结晶析出；残留在结晶母液中的谷氨酸用离子交换树脂吸附，再用氨水将树脂吸附的谷氨酸洗脱获得高流份，高流份用于下一批发酵液等电结晶。该工艺的优点是提取收率高，一般总收率可达94％，但该工艺额外产生了40％的高浓废水，又额外消耗了100％的硫酸和45％的液氨。

谷氨酸工艺中存在的缺陷主要是发酵效率不高，产生的废水量大，浓度高，克服上述缺陷是我们研究的方向。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供了谷氨酸浓缩连续等电提取新工艺，该工艺能提高发酵效率，有效地处理废水，环保无污染。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

谷氨酸浓缩连续等电提取新工艺，其包括如下步骤：1）制备混合种子液，2）发酵制备谷氨酸，3）浓缩连续等电，4）废液处理。

具体地，所述工艺包括如下步骤：

1）制备混合种子液

（a）制备谷氨酸棒杆菌种子液：

将谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)ATCC13032接入谷氨酸棒杆菌种子培养基中，接种量为3％，在30℃，100-180rpm摇床中培养18h，得到的谷氨酸棒杆菌种子液；谷氨酸棒杆菌种子培养基的组分为(以下均为质量百分比)：葡萄糖2.5％、玉米浆3％、K₂HPO₄0.2％、Na₂HPO₄0.2％、生物素0.5％、MgSO₄0.2％、尿素0.025％，余量为水，115℃灭菌15min；

（b）制备乳糖发酵短杆菌种子液：

将乳糖发酵短杆菌(Brevibacteriumlactofermentum)ATCC13869接种到乳糖发酵短杆菌种子培养基，接种量为5％，在32℃，150-200rpm摇床中培养12h，得到的乳糖发酵短杆菌种子液；其中乳糖发酵短杆菌种子培养基的组分为：葡萄糖20g，硫酸铵13g，磷酸二氢钾1.2g，硫酸镁0.3g，磷酸二氢钠0.2g，尿素0.1g，玉米浆20g，用水定容至1L，调pH7.2，115℃灭菌30min；

（c）混合搅拌：调节谷氨酸棒杆菌种子液或乳糖发酵短杆菌种子液的浓度均为1×10⁷个/ml，然后按照2：1的体积比混合，100转/min搅拌3min，然后静置6h，得到混合种子液；

2）发酵制备谷氨酸：将混合种子液以10％接种量接种发酵，发酵温度为33℃，发酵时间为24-48h，得谷氨酸发酵液；其中发酵培养基为（质量百分比)：葡萄糖13％、玉米浆6％、硫酸铵4％、MgSO₄0.1％、K₂HPO₄0.2％、NaCl0.2％、MnSO₄0.001％、FeSO₄0.0001％、V_B10.00001％，余量为水，pH7.0～7.2；

3）浓缩连续等电：

谷氨酸发酵液经过超滤分离成菌体糊和谷氨酸清液，然后将谷氨酸清液进行浓缩得到浓缩液，浓缩温度为70-80℃，浓缩液体积为谷氨酸清液的二分之一；往一级等电罐中流加上述浓缩液，同时加入浓硫酸调节使等电罐中溶液的pH为3.0～4.0，温度控制在20℃～24℃，经过一级等电点罐的液体再依次经过二级等电点罐，同时加入浓硫酸调pH值，其中，二级等电点罐pH控制3.0～3.5，温度10℃～15℃；获得结晶的谷氨酸和母液，母液经过蒸发浓缩、结晶得到硫酸铵和废液；

4）废液处理：

废液进入厌氧池，处理时间为30h，温度为35℃，使大分子物质断链成为小分子物质，有机氮转化成为无机氮，出水进入沉淀池；沉淀池添加生物制剂深度处理，按每立方米液体每次投加生物制剂10克，每天投加1次，连续投加3次，最后静置4天，将液体排出。

所述生物制剂包括下列重量份的原料：好氧反硝化菌10份、芽孢杆菌8份、黑曲霉8份、粪产碱杆菌6份、砖红链霉菌3份、白色假丝酵母2份。

所述生物制剂的制备方法包括如下步骤：

将好氧反硝化菌、芽孢杆菌、黑曲霉、粪产碱杆菌、砖红链霉菌、白色假丝酵母分别培养至浓度均为1×10⁸个/克，然后将所培养的菌液按照10:8:8:6:3:2的重量比例混合得到液体菌剂；取上述液体菌剂与吸附剂载体按照2:1的质量比搅拌混合，最后进行干燥，干燥温度为20-50℃，干燥后含水量为20-30％，即得生物制剂。

所述吸附剂载体由下述重量配比的原料组成：硅藻土12份、蒙脱土8份、壳聚糖6份、石灰石3份。

本发明取得的有益效果主要包括：

本发明革除了离子交换工艺，硫酸的消耗最低，大大降低了成本，提高了工业附加值；

本发明在试验中发现，采用谷氨酸棒杆菌和乳糖发酵短杆菌混合发酵技术，可以大大提高谷氨酸的产量；

本发明制备的生物制剂专门针对本发明废水，将各种能形成优势菌群的菌种，配制成高效微生物制剂，可有效地处理废水，降低运行费用，促进达标排放；

本发明制备的吸附剂载体为含有硅酸硅类为主体的天然材料，含有一定数量的黏粒，使其在水溶液中有不同程度的电负性，这种电负性的变化与原废水中呈现相对稳定的悬浮颗粒发生电中和、吸附等过程，破坏原废水的电位平衡，加剧悬浮颗粒之间的碰撞，使得絮凝下降的效果增强。

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，对本申请的技术方案进行清楚、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

谷氨酸浓缩连续等电提取新工艺，其包括如下步骤：

1）制备混合种子液

（a）制备谷氨酸棒杆菌种子液：

将谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)ATCC13032接入谷氨酸棒杆菌种子培养基中，接种量为3％，在30℃，180rpm摇床中培养18h，得到的谷氨酸棒杆菌种子液；谷氨酸棒杆菌种子培养基的组分为(以下均为质量百分比)：葡萄糖2.5％、玉米浆3％、K₂HPO₄0.2％、Na₂HPO₄0.2％、生物素0.5％、MgSO₄0.2％、尿素0.025％，115℃灭菌15min；

（b）制备乳糖发酵短杆菌种子液：

将乳糖发酵短杆菌(Brevibacteriumlactofermentum)ATCC13869接种到乳糖发酵短杆菌种子培养基，接种量为5％，在32℃，150rpm摇床中培养12h，得到的乳糖发酵短杆菌种子液；其中乳糖发酵短杆菌种子培养基的组分为：葡萄糖20g，硫酸铵13g，磷酸二氢钾1.2g，硫酸镁0.3g，磷酸二氢钠0.2g，尿素0.1g，玉米浆20g，用水定容至1L，调pH7.2，115℃灭菌30min；

2）发酵制备谷氨酸：将混合种子液以10％接种量接种发酵，发酵温度为33℃，发酵时间为48h，得谷氨酸发酵液；其中发酵培养基为（质量百分比)：葡萄糖13％、玉米浆6％、硫酸铵4％、MgSO₄0.1％、K₂HPO₄0.2％、NaCl0.2％、MnSO₄0.001％、FeSO₄0.0001％、V_B10.00001％，pH7.0～7.2；

3）浓缩连续等电：

谷氨酸发酵液经过超滤分离成菌体糊和谷氨酸清液，然后将谷氨酸清液进行浓缩得到浓缩液，浓缩温度为70-80℃，浓缩液体积为谷氨酸清液的二分之一；往一级等电罐中流加上述浓缩液，同时加入浓硫酸调节使等电罐中溶液的pH为3.3，温度控制在20℃℃，经过一级等电点罐的液体再依次经过二级等电点罐，同时加入浓硫酸调pH值，其中，二级等电点罐pH控制3.2，温度10℃℃；获得结晶的谷氨酸和母液，母液经过液氨中和、蒸发浓缩、结晶得到硫酸铵和废液；

4）废液处理：

所述生物制剂的制备方法包括如下步骤：

将好氧反硝化菌、芽孢杆菌、黑曲霉、粪产碱杆菌、砖红链霉菌、白色假丝酵母分别培养至浓度均为1×10⁸个/克，然后将所培养的菌液按照10:8:8:6:3:2的重量比例混合得到液体菌剂；取上述液体菌剂与吸附剂载体按照2:1的质量比搅拌混合，最后进行干燥，干燥温度为30℃，干燥后含水量为20％，即得生物制剂。

所述吸附剂载体由下述重量配比的原料组成：硅藻土12份、蒙脱土8份、壳聚糖6份、石灰石3份，上述硅藻土、蒙脱土、壳聚糖和石灰石均为100目。

所述好氧反硝化菌为好氧反硝化菌（Paracoccuspantotrophus）ATCC35512。

所述芽孢杆菌为芽孢杆菌（Bacillussp.）CGMCCNO.9143(参见CN104312943A)；

所述黑曲霉为黑曲霉（Aspergillusniger）ATCC6275；

所述粪产碱杆菌为粪产碱杆菌（Alcaligenesfaecalis）ATCC31555；

所述砖红链霉菌为砖红链霉菌（Streptomyceslateritius）ATCC19913；

所述白色假丝酵母为白色假丝酵母（Candidaalbicans）ATCC10231；

实施例2

1.菌株发酵对比试验（发酵条件相同）：发酵菌种采用谷氨酸棒杆菌ATCC13032，谷氨酸的产量最高可达到200g/L（参见申请人之前的专利cn201210211393）；而采用本发明混合菌株发酵，谷氨酸的产量达到221g/L，提高了10.5％，大大优于单一菌株发酵。

2.处理废水效果实例

取阜丰生产车间，谷氨酸提取废水，按照实施例1的方法处理废水，取样测定COD、氨氮数据；

对照1组与实施例1相比，不添加液体菌剂；对照2组与实施例1相比吸附剂载体仅为麦麸。取样测定COD、氨氮、总氮数据，试验数据如下表1：

表1

	对照1组	对照2组	实施例1组
				COD平均去除率	8.8%	51.1%	99.3%
氨氮平均去除率	9.4%	49.7%	99.1%

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方式对本案作了详尽的说明，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所作的修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.谷氨酸浓缩连续等电提取新工艺，其包括如下步骤：1）制备混合种子液，2）发酵制备谷氨酸，3）浓缩连续等电，4）废液处理。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：

1）制备混合种子液

（a）制备谷氨酸棒杆菌种子液：

将谷氨酸棒杆菌(Corynebacteriumglutamicum)ATCC13032接入谷氨酸棒杆菌种子培养基中，在30℃，100-180rpm摇床中培养18h，得到的谷氨酸棒杆菌种子液；谷氨酸棒杆菌种子培养基的组分为(以下均为质量百分比)：葡萄糖2.5％、玉米浆3％、K₂HPO₄0.2％、Na₂HPO₄0.2％、生物素0.5％、MgSO₄0.2％、尿素0.025％，115℃灭菌15min；

（b）制备乳糖发酵短杆菌种子液：

将乳糖发酵短杆菌(Brevibacteriumlactofermentum)ATCC13869接种到乳糖发酵短杆菌种子培养基，在32℃，150-200rpm摇床中培养12h，得到的乳糖发酵短杆菌种子液；其中乳糖发酵短杆菌种子培养基的组分为：葡萄糖20g，硫酸铵13g，磷酸二氢钾1.2g，硫酸镁0.3g，磷酸二氢钠0.2g，尿素0.1g，玉米浆20g，用水定容至1L，调pH7.2，115℃灭菌30min；

2）发酵制备谷氨酸：将混合种子液以10％接种量接种发酵，发酵温度为33℃，发酵时间为24-48h，得谷氨酸发酵液；其中发酵培养基为（质量百分比)：葡萄糖13％、玉米浆6％、硫酸铵4％、MgSO₄0.1％、K₂HPO₄0.2％、NaCl0.2％、MnSO₄0.001％、FeSO₄0.0001％、V_B10.00001％，pH7.0～7.2；

3）浓缩连续等电：

谷氨酸发酵液经过超滤分离成菌体糊和谷氨酸清液，然后将谷氨酸清液进行浓缩得到浓缩液，浓缩温度为70-80℃，浓缩液体积为谷氨酸清液的二分之一；随后连续等电获得结晶的谷氨酸和母液，母液经过蒸发浓缩、结晶得到硫酸铵和废液；

4）废液处理：

废液进入厌氧池，处理时间为30h，温度为35℃，然后进入沉淀池；沉淀池添加生物制剂深度处理，按每立方米液体每次投加生物制剂10克，每天投加1次，连续投加3次，最后静置4天，将液体排出；

3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述生物制剂的制备方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述吸附剂载体由下述重量配比的原料组成：硅藻土12份、蒙脱土8份、壳聚糖6份、石灰石3份。