CN107011409B

CN107011409B - 氨基酸发酵废弃菌体的处理工艺

Info

Publication number: CN107011409B
Application number: CN201710354556.4A
Authority: CN
Inventors: 刘海涛; 丁兆堂; 卢松; 伏广好; 李晓永; 许传娟; 杜鹏; 徐亚娟; 位风宇
Original assignee: Inner Mongolia Fufeng Biotechnologies Co ltd
Current assignee: INNER MONGOLIA FUFENG BIOTECHNOLOGIES Co.,Ltd.
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2021-04-27
Anticipated expiration: 2037-05-19
Also published as: CN107011409A

Abstract

本发明属于氨基酸生产技术领域，公开了氨基酸发酵废弃菌体的处理工艺，其包括如下步骤：步骤1）烘干、粉碎，步骤2）盐处理、超声波处理，步骤3）水解，步骤4）吸附、离心，步骤5）过滤，步骤6）蒸发和干燥，步骤7）制备饲料。本繁忙处理工艺能够制备出纯度较高的肽产品以及饲料产品，避免了菌体原料的浪费。

Description

氨基酸发酵废弃菌体的处理工艺

技术领域

本发明属于氨基酸生产技术领域，涉及氨基酸发酵废弃菌体的处理工艺，具体涉及苏氨酸发酵废弃菌体蛋白的处理工艺。

背景技术

阜丰集团主要致力于生物发酵产品的生产、经营和研发，是全球第一大味精和谷氨酸生产商、全球第三大黄原胶生产商，还是苏氨酸、亮氨酸以及组氨酸等氨基酸的主要生产企业。发酵生产氨基酸会产生大量的废弃菌体，目前菌体大部分制备成饲料添加剂，能够取得一定的经济效益，但是属于中低端产品，也有少部分厂家将菌体应用到肥料制备中。申请人之前的发明专利技术“一种苏氨酸菌体蛋白利用方法”将菌体蛋白加工成蛋白饲料，取得了一定的经济效益，但是工业附加值相对较低，还没有完全发掘出其应用潜力；申请人之前的专利技术“利用氨基酸发酵废弃菌体制备液态有机肥的工艺”制备了有机肥，其在具备肥料生产能力的企业中可以实施，但是并不适合所有的生产企业。

通过测定菌体蛋白的营养成分组成发现，氨基酸发酵菌体蛋白含有丰富的蛋白质核酸、糖类及维生素等多种营养物质，因此除了可以用作饲料外，还可以将氨基酸发酵菌体蛋白作为原料开发出其他具有更高附加值的产品，例如水解蛋白粉、核糖核酸等。寡肽是由2-12个氨基酸组合而成的低分子量生物活性肽，分子量小于1000，具有许多生物活性和功能，如降血压，降血糖，抗氧化，抗肿瘤，提高免疫力等，已被广泛应用于医药、功能食品、化妆品等多个领域。目前蛋白水解制备寡肽主要有酶法水解和酸法水解，二者各有利弊，酶法水解相对温和，杂质少纯度高，成本相对较高；酸法水解相对成本较低，但是水解液颜色较深，杂质难以脱除，产品纯度较低。如何将废弃菌体制备成寡肽是我们解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了氨基酸发酵废弃菌体的处理工艺，该处理工艺能够制备出纯度较高的肽产品以及饲料产品，避免了菌体原料的浪费。

本发明是通过如下方案来实现的：

氨基酸发酵废弃菌体的处理工艺，其包括如下步骤：步骤1）烘干、粉碎，步骤2）盐处理、超声波处理，步骤3）水解，步骤4）吸附、离心，步骤5）过滤，步骤6）蒸发和干燥，步骤7）制备饲料。

具体地，所述处理工艺包括如下步骤：

步骤1）烘干、粉碎：将氨基酸发酵废弃菌体置于80℃烘干，然后粉碎机粉碎成菌体粉末；

步骤2）盐处理、超声波处理：往菌体粉末中加入5wt%的氯化钠水溶液，并用硫酸调pH为2，采用20kHz的超声波进行处理，处理时间为20-30min；

步骤3）水解：将步骤2）所得物料置于反应釜中，控制反应釜中压强为0.8-1MPa，温度为100-120℃，保温保压8min，再降压至常压，维持温度为100-120℃，继续添加硫酸，调整pH为1，水解时间为2-4h，得到水解液，自然冷却至室温，然后500rpm离心3min，收集上层液和沉淀；

步骤4）吸附、离心：往上层液体中添加吸附剂，添加量0.1-0.2wt%，200rpm搅拌处理为60min，再静置30min，然后1000rpm离心3min，收集上清液；

步骤5）过滤：将步骤4）所得上清液通过截留分子量为10000Da的微滤膜，收集滤过液和截留物1，将滤过液通过截留分子量为1000Da的超滤膜，收集透过液和截留物2；

步骤6）蒸发和干燥：将透过液置于旋转蒸发仪中，60-70℃蒸发，最后冷冻干燥，即得寡肽；

步骤7）制备饲料：将步骤3）所得沉淀、截留物1以及截留物2合并得到物料A；将玉米粉和鱼骨粉按照2:1的质量比混合，得到物料B；将物料A、物料B、氨水以及纯净水按照10:20:1:20的质量比混合均匀，置于密闭环境下氨化72小时；调整氨化后的混合物的pH为6.5-7，造粒机造粒，烘干，包装即得。

进一步地，所述吸附剂按照如下工艺制备而得：将淀粉醚、壳聚糖以及沸石粉按照1:1:3的质量比投入到搅拌器中，500rpm搅拌3min，得到混合物料，再与聚苯乙烯微球按照1:1的质量比添加到造粒机中，接着加入占聚苯乙烯微球质量20%的浓度为7wt%的聚乙烯醇水溶液，制成粒径为2mm的球状物；将球状物置于70℃的烘箱中干燥30min，再投入到烧结炉中进行烧结，烧结温度700℃，保温30min，取出，自然冷却至室温，得到吸附剂。

本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下：

本发明为了节约成本，避免采用酶处理，并且制备出纯度较高的肽产品；

本发明采用氯化钠溶液可以改变菌体细胞的渗透压使其膨胀，辅助超声波处理，有助于菌体细胞壁破碎；

本发明通过提高温度和压强，可增加分子扩散的速度，使得细胞壁的受压膨胀变薄，加快细胞壁的破裂；

本发明利用吸附剂采用大孔径颗粒，比表面积大，可以有效地去除色素、糖类物质、金属离子以及纤维素等，而且粒径较大，强度高，不会破裂，比较容易从液体中脱除，保证了在蛋白中无残留，还可以经过煅烧再生，重复利用；

本发明通过膜过滤处理，有效地提高了纯度，并且收集废弃物用于制备饲料，避免了浪费，提高了工业附加值；

本发明采用提取废弃物制备了饲料，避免废料随意丢弃造成的环境污染，一举两得；

本发明工艺制备的寡肽纯度可达90%以上，制备工艺简单，成本低，可规模化生产，可被广泛应用于医药、功能食品、化妆品等多个领域，提高了收益。

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

氨基酸发酵废弃菌体的处理工艺，其包括如下步骤：

步骤2）盐处理、超声波处理：往菌体粉末中加入同等质量的浓度为5wt%的氯化钠水溶液，并用硫酸调pH为2，采用20kHz的超声波进行处理，处理时间为20min；

步骤3）水解：将步骤2）所得物料置于反应釜中，控制反应釜中压强为0.8MPa，温度为100℃，保温保压8min，再降压至常压，维持温度为100℃，继续添加硫酸，调整pH为1，水解时间为4h，得到水解液，自然冷却至室温，然后500rpm离心3min，收集上层液和沉淀；

步骤4）吸附、离心：往上层液体中添加吸附剂，添加量0.2wt%，200rpm搅拌处理为60min，再静置30min，然后1000rpm离心3min，收集上清液；

步骤6）蒸发和干燥：将透过液置于旋转蒸发仪中，70℃蒸发，最后冷冻干燥，即得寡肽；

步骤7）制备饲料：将上述沉淀、截留物1以及截留物2合并得到物料A；将玉米粉和鱼骨粉按照2:1的质量比混合，得到物料B；将物料A、物料B、氨水以及纯净水按照10:20:1:20的质量比混合均匀，置于密闭环境下氨化72小时；调整氨化后的混合物的pH为6.5，造粒机造粒，烘干，包装即得。

所述吸附剂按照如下工艺制备而得：

将淀粉醚、壳聚糖以及沸石粉按照1:1:3的质量比投入到搅拌器中，500rpm搅拌3min，得到混合物料，再与聚苯乙烯微球按照1:1的质量比添加到造粒机中，接着加入占聚苯乙烯微球质量20%的浓度为7wt%的聚乙烯醇水溶液，制成粒径为2mm的球状物；将球状物置于70℃的烘箱中干燥30min，再投入到烧结炉中进行烧结，烧结温度700℃，保温30min，取出，自然冷却至室温，得到吸附剂。

实施例2

氨基酸发酵废弃菌体的处理工艺，其包括如下步骤：

步骤2）盐处理、超声波处理：往菌体粉末中加入同等质量的浓度为5wt%的氯化钠水溶液，并用硫酸调pH为2，采用20kHz的超声波进行处理，处理时间为30min；

步骤3）水解：将步骤2）所得物料置于反应釜中，控制反应釜中压强为1MPa，温度为120℃，保温保压8min，再降压至常压，维持温度为120℃，继续添加硫酸，调整pH为1，水解时间为2h，得到水解液，自然冷却至室温，然后500rpm离心3min，收集上层液和沉淀；

步骤4）吸附、离心：往上层液体中添加吸附剂，添加量0.1wt%，200rpm搅拌处理为60min，再静置30min，然后1000rpm离心3min，收集上清液；

步骤6）蒸发和干燥：将透过液置于旋转蒸发仪中，60℃蒸发，最后冷冻干燥，即得寡肽；

步骤7）制备饲料：将上述沉淀、截留物1以及截留物2合并得到物料A；将玉米粉和鱼骨粉按照2:1的质量比混合，得到物料B；将物料A、物料B、氨水以及纯净水按照10:20:1:20的质量比混合均匀，置于密闭环境下氨化72小时；调整氨化后的混合物的pH为6.5-7，造粒机造粒，烘干，包装即得。

所述吸附剂按照如下工艺制备而得：

实施例3

以发酵制备苏氨酸用的黄色短杆菌为例，各组分含量为（以干重计量）；粗蛋白71-73%，核酸6.2-6.8%，粗脂肪12-14%；余量其他。

水解后所得水解液的水解度检测：

采用本发明实施例1为实验组；对照组1采用本领域的常规酶解方法：酸性蛋白酶与 -葡聚糖酶的添加比例为2：1，总加酶量为2%，pH值为4.0，水解温度50℃，底物浓度15%，水解时间12h；对照组2采用酸水解方法: 用 6mol/L 盐酸调至pH 1，在 110℃水解 20 h。

采用采用凯氏定氮法测定总氮；采用甲醛滴定法测定氨基酸态氮；蛋白水解度的计算：酶解的水解度%=（（水解后的氨基酸态氮-水解前的氨基酸态氮）/总氮）%。具体结果见表1：

表1

组别	实验组	对照组1	对照组2
				水解度%	92.9	48.4	60.7

实施例4

各因素对菌体细胞壁破碎率的影响：

实验组：实施例1；对照组1：采用溶菌酶处理：酶解 pH 8，酶解温度52℃，酶解时间6h，酶用量 2.0mg/g；对照组2：不采用氯化钠处理，其余同实施例1；对照组3：不采用高压处理，其余同实施例1；对照组:4：不采用超声波处理，其余同实施例1。各组别的菌体破碎率如表2：

表2

组别	实验组	对照组1	对照组2	对照组3	对照组4
						破碎率%	97.1	75.8	81.4	90.6	87.5

实施例5

本发明吸附剂对肽纯度的影响：

选择实施例1制备的吸附剂作为实验组，活性炭为对照组；操作流程参照实施例1；

检测方法：超滤透过液在波长为400nm 处测定其吸光值，按下列公式计算脱色率；同时超滤透过液在波长为280nm 处测定其吸光值，按下列公式计算氨基酸损失率。脱色率%=（（脱色前-脱色后）/脱色后）%；氨基酸损失率%=（（脱色前-脱色后）/脱色后）%。具体结果见表3：

表3

组别	脱色率%	氨基酸损失率%	寡肽纯度%
				实验组	99.1	1.65	91.7
对照组	93.4	3.08	78.2

实施例6

本发明实施例1制备的饲料测试：

选取60天栏的仔猪100头，均为雄性，分为两个组别，每组50头，其中实验组用本实施例1制备的饲料，对照组用通威中大猪饲料；其他饲养条件两个组完全相同。饲养8周之后检测日增重以及头均消耗料等指标，具体参见表4。

表4

指标	实验组	对照组
			日增重（kg）	0.733	0.741
头均日消耗料（kg）	1.74	1.76
			料重比	2.25	2.37

结论：本发明制备的饲料饲养效果较好，日增重以及料重比和市场常用猪饲料差距不大，可以作为常用饲料替代品。

以上列举的仅是本发明的最佳具体实施例。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.氨基酸发酵废弃菌体的处理工艺，所述处理工艺包括如下步骤：

步骤1）烘干、粉碎：将氨基酸发酵废弃菌体置于80℃烘干，然后粉碎成菌体粉末；

步骤2）盐处理、超声波处理：往菌体粉末中加入同等质量的浓度为5wt%的氯化钠水溶液，并用硫酸调pH为2，然后采用20kHz超声波进行处理，处理时间为20-30min；

步骤4）吸附、离心：往步骤3）所得上层液中添加吸附剂，添加量0.1-0.2wt%，200rpm搅拌处理60min，再静置30min，然后1000rpm离心3min，收集上清液；

所述吸附剂按照如下工艺制备而得：将淀粉醚、壳聚糖以及沸石粉按照1:1:3的质量比投入到搅拌器中，500rpm搅拌3min，得到混合物料，再与聚苯乙烯微球按照1:1的质量比添加到造粒机中，接着加入占聚苯乙烯微球质量20%的浓度为7wt%的聚乙烯醇水溶液，制成粒径为2mm的球状物；将球状物置于70℃的烘箱中干燥30min，再投入到烧结炉中进行烧结，烧结温度700℃，保温30min，取出，自然冷却至室温，即得；

步骤6）蒸发和干燥：将步骤5）所得透过液置于旋转蒸发仪中，60-70℃蒸发，最后冷冻干燥，即得寡肽；

步骤7）制备饲料，包括如下步骤：将步骤3）所得沉淀、截留物1以及截留物2合并得到物料A；将玉米粉和鱼骨粉按照2:1的质量比混合，得到物料B；将物料A、物料B、氨水以及纯净水按照10:20:1:20的质量比混合均匀，置于密闭环境下氨化72小时；调整氨化后的混合物的pH为6.5-7，造粒机造粒，烘干，包装即得。