CN105950677A - 水解谷氨酸发酵废弃菌体回用于发酵的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于氨基酸发酵技术领域，公开了水解谷氨酸发酵废弃菌体回用于发酵的工艺，其包括如下步骤：步骤1）收集谷氨酸发酵废弃菌体，步骤2）制备菌体水解液，步骤3）制备小麦秸秆水解液，步骤4）制备米糠提取物，步骤5）制备发酵培养基，步骤6）发酵。本发明工艺成本低，简单可行，产酸量高。

Description

水解谷氨酸发酵废弃菌体回用于发酵的工艺
技术领域
本发明属于氨基酸发酵技术领域，具体涉及水解谷氨酸发酵废弃菌体回用于发酵的工艺。
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。谷氨酸钠俗称味精，是重要的鲜味剂，对香味具有增强作用。谷氨酸钠广泛用于食品调味剂，既可单独使用，又能与其它氨基酸等并用。用于食品内，有增香作用。在食品中浓度为0.2%-0.5%，每人每天允许摄入量(ADl)为0—120微克/千克(以谷氨酸计)。在食品加工中一般用量为0.2—1.5克/公斤。
生物发酵企业在发酵生产各种氨基酸过程中，产生大量的废弃物，由于发酵氨基酸废弃物中具有COD、SO4 2-和NH3-N含量高及酸性强等特点，此外，废弃物中还含有大量的废弃菌体，如果任意排放不仅造成严重的环境污染，而且浪费了宝贵资源。如何有效地利用废弃菌体是需要解决的问题。
发酵制备谷氨酸工艺中发酵培养基的成本是制约企业发展的一个核心问题，如何降低成本是我们研究的方向。现有技术常用中的发酵培养基“葡萄糖3-5%，酵母膏4-7%，蛋白胨5-9%，玉米浆1-2%，七水硫酸镁1-2%，尿素0.05-0.08%，硫酸亚铁0.02-0.03%，七水硫酸镁0.02-0.03%，磷酸二氢钾0.01-0.02%，VB1 0.01-0.02%，VH 0.01-0.02%”，该培养基产酸效果较好，但是成本较高，一般企业难以接受。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术发酵培养基成本高，发酵废弃菌体利用率差等缺陷，提供了水解谷氨酸发酵废弃菌体回用于发酵的工艺。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
水解谷氨酸发酵废弃菌体回用于发酵的工艺，其包括如下步骤：步骤1）收集谷氨酸发酵废弃菌体，步骤2）制备菌体水解液，步骤3）制备小麦秸秆水解液，步骤4）制备米糠提取物，步骤5）制备发酵培养基，步骤6）发酵。
具体地，所述工艺包括如下步骤：
步骤1）收集谷氨酸发酵废弃菌体：利用微生物发酵制得谷氨酸发酵液，过滤收集谷氨酸发酵废弃菌体，滤液用于提取谷氨酸；
步骤2）制备菌体水解液：将步骤1）的废弃菌体烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应罐中, 加入5mol/L的盐酸，在60℃温度下搅拌水解24小时，搅拌速度为300转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为6.9-7.1，即得菌体水解液；
步骤3）制备小麦秸秆水解液：将小麦秸秆投入到粉碎机中粉碎，过100目筛，然后添加两倍重量的浓度为5M的盐酸，300rpm搅拌水解6小时，最后添加氨水，调节溶液的pH为6.9-7.1，即得；
步骤4）制备米糠提取物：将米糠用紫外线照射8min，再投入到容器中，添加两倍重量的水浸泡1小时，随后添加占米糠1%重量份的α-淀粉酶，升温至70℃，保持70℃水解1小时，然后100℃灭酶，最后将酶解液浓缩至膏状，即得；
步骤5）制备发酵培养基：按照重量百分比取各原料备用，其中：小麦秸秆水解液16%，菌体水解液15%，葡萄糖5%，米糠提取物1%，玉米浆1%，贝壳粉0.02%，七水硫酸亚铁0.02%，七水硫酸镁0.01%，磷酸二氢钾0.01%，其余为水；将小麦秸秆水解液，菌体水解液，葡萄糖，米糠提取物，玉米浆，贝壳粉，七水硫酸亚铁，七水硫酸镁以及磷酸二氢钾依次添加到水中，搅拌均匀，然后在温度105-110℃、维持时间15分钟进行灭菌处理，再降温至32℃，制得发酵培养基；
步骤6）发酵：将产谷氨酸菌株的种子液按照8-10％接种量接入发酵培养基中，控制发酵温度采用温敏培养模式: 0-10h为32℃，11-15h为33℃，16-20h为34℃，21-25h为35℃，26-35h为36℃；发酵35h得谷氨酸发酵液。
所述步骤6）中，通过流加葡萄糖溶液将发酵液中的残糖浓度控制在1％。
所述贝壳粉的粒径为100目。
本发明取得的有益效果主要包括：
本发明直接水解发酵废弃菌体作为发酵原料，提供了丰富的氯化铵以及氨基酸氮源，可作为微生物发酵养料，实现了废物重新利用；米糠属于农业废弃物，其含有大量的蛋白质，脂肪，糖以及维生素等，但是菌株利用率较低，通过不同的生化处理后，提高了各养分的浸出率，菌株利用率大大提高；对农业废弃物秸秆进行了粉碎和蒸汽处理，使得氮、磷、钾、钙、镁以及纤维素多糖等得到有效利用；贝壳粉中含有多种菌株需要的矿物质；本发明培养基组分采用发酵废弃菌体、多种农业废弃物以及贝壳粉，原料成本低廉，实现了变废为宝，提高了工业附加值，企业利润大大提高；本发明培养基各原料配伍合理，成本低廉，可完全取代市场常用培养基，糖酸转化率和产谷氨酸水平高，适用于谷氨酸菌株发酵。
具体实施方式
以下将采用具体的实施例来对本发明作进一步的解释，但是不应当看作是对本发明创新精神的限制。
实施例1
水解谷氨酸发酵废弃菌体回用于发酵的工艺，其包括如下步骤：步骤1）收集谷氨酸发酵废弃菌体，步骤2）制备菌体水解液，步骤3）制备小麦秸秆水解液，步骤4）制备米糠提取物，步骤5）制备发酵培养基，步骤6）发酵。
具体地，其包括如下步骤：
步骤1）收集谷氨酸发酵废弃菌体：利用微生物发酵制得谷氨酸发酵液，过滤收集谷氨酸发酵废弃菌体，滤液用于提取谷氨酸；
步骤2）制备菌体水解液：将步骤1）的废弃菌体烘干，粉碎机粉碎成粉末状，然后置于反应罐中, 加入5mol/L的盐酸，以没过原料为准，在60℃温度下搅拌水解24小时，搅拌速度为300转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为6.9-7.1，即得菌体水解液；
步骤3）制备小麦秸秆水解液：将小麦秸秆投入到粉碎机中粉碎，过100目筛，然后添加两倍重量的浓度为5M的盐酸，300rpm搅拌水解6小时，最后添加氨水，调节溶液的pH为6.9-7.1，即得；
步骤4）制备米糠提取物：将米糠铺成1cm厚度的平层，然后紫外线照射8min，紫外线强度为1000uw/cm2，再投入到容器中，添加两倍重量的水浸泡1小时，随后添加占米糠1%重量份的α-淀粉酶（36U/mg，Sigma公司），升温至70℃，保持70℃水解1小时，然后100℃灭酶，最后将酶解液浓缩至膏状，即得；
步骤5）制备发酵培养基：按照重量百分比取各原料备用，其中：小麦秸秆水解液16%，菌体水解液15%，葡萄糖5%，米糠提取物1%，玉米浆1%，贝壳粉0.02%，七水硫酸亚铁0.02%，七水硫酸镁0.01%，磷酸二氢钾0.01%，其余为水；将小麦秸秆水解液，菌体水解液，葡萄糖，米糠提取物，玉米浆，贝壳粉，七水硫酸亚铁，七水硫酸镁以及磷酸二氢钾依次添加到水中，搅拌均匀，然后在温度105-110℃、维持时间15分钟进行灭菌处理，再降温至32℃，制得发酵培养基；所述贝壳粉的粒径为100目；
步骤6）发酵：将处于对数生长期的黄色短杆菌TMG0106（谷氨酸温度敏感型菌株CN1021的原生质体融合育种,《发酵科技通讯》2003）种子液按照8-10％（体积比）接种量接入发酵培养基中，控制发酵温度采用温敏培养模式: 0-10h为32℃，11-15h为33℃，16-20h为34℃，21-25h为35℃，26-35h为36℃；控制通气量为5L/min；通过自动流加氨水控制pH在7.0，并通过流加浓度为200g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在1％（质量比）以上；发酵35h得谷氨酸发酵液。
实施例2
本发明培养基产酸率对比试验：
对照组：发酵培养基采用：葡萄糖6%，酵母膏7%，蛋白胨9%，玉米浆1%，尿素0.2%，硫酸亚铁0.02%，七水硫酸镁0.01%，磷酸二氢钾0.01%，VB1 0.01%，VH 0.01%，其余为水；对照组发酵工艺同实施例1。两组发酵液中的产酸率见表1：
表1
组别 产酸量g/L
实施例1 30.2
对照组 27.3
结论：本发明和对照组产酸量相差不大，本发明实施例组略高；通过成本核验本发明实施例1的培养基成本仅占对照组培养基成本的一半左右，大大节约了企业投入，提高了企业净收入。
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 (4)

1.水解谷氨酸发酵废弃菌体回用于发酵的工艺，其包括如下步骤：步骤1）收集谷氨酸发酵废弃菌体，步骤2）制备菌体水解液，步骤3）制备小麦秸秆水解液，步骤4）制备米糠提取物，步骤5）制备发酵培养基，步骤6）发酵。
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：
步骤1）收集谷氨酸发酵废弃菌体：利用微生物发酵制得谷氨酸发酵液，过滤收集谷氨酸发酵废弃菌体，滤液用于提取谷氨酸；
步骤2）制备菌体水解液：将步骤1）的废弃菌体烘干，粉碎成粉末状，然后置于反应罐中, 加入5mol/L的盐酸，在60℃温度下搅拌水解24小时，搅拌速度为300转/min，反应终止后用氨水中和残余盐酸，控制溶液的pH为6.9-7.1，即得菌体水解液；
步骤3）制备小麦秸秆水解液：将小麦秸秆投入到粉碎机中粉碎，过100目筛，然后添加浓度为5M的盐酸，300rpm搅拌水解6小时，最后添加氨水，调节溶液的pH为6.9-7.1，即得；
步骤4）制备米糠提取物：将米糠用紫外线照射8min，再投入到容器中，添加两倍重量的水浸泡1小时，随后添加占米糠1%重量份的α-淀粉酶，升温至70℃，保持70℃水解1小时，然后100℃灭酶，最后将酶解液浓缩至膏状，即得；
步骤5）制备发酵培养基：按照重量百分比取各原料备用，其中：小麦秸秆水解液16%，菌体水解液15%，葡萄糖5%，米糠提取物1%，玉米浆1%，贝壳粉0.02%，七水硫酸亚铁0.02%，七水硫酸镁0.01%，磷酸二氢钾0.01%，其余为水；将小麦秸秆水解液，菌体水解液，葡萄糖，米糠提取物，玉米浆，贝壳粉，七水硫酸亚铁，七水硫酸镁以及磷酸二氢钾依次添加到水中，搅拌均匀，然后在温度105-110℃、维持时间15分钟进行灭菌处理，再降温至32℃，制得发酵培养基；
步骤6）发酵：将产谷氨酸菌株的种子液按照8-10％的接种量接入发酵培养基中，控制发酵温度采用温敏培养模式: 0-10h为32℃，11-15h为33℃，16-20h为34℃，21-25h为35℃，26-35h为36℃；发酵35h得谷氨酸发酵液。
3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述步骤6）中，通过流加葡萄糖溶液将发酵液中的残糖浓度控制在1％。
4.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述贝壳粉的粒径为100目。
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