CN107365808A - 一种用于生产γ‑聚谷氨酸生物颗粒的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于γ‑聚谷氨酸生产领域，具体涉及一种用于生产γ‑聚谷氨酸生物颗粒的制备方法。本发明以大豆作为营养诱导因素，通过对大豆根部土壤中菌种进行培养，以谷氨酸作为诱导素，获得目标菌种，再对其进行优化培养，以5‑溴尿嘧啶作为向导剂促使菌种向目标菌种发展繁殖，同时施用改性后的大孔树脂作为载体，为菌种提供寄住空间，同时在发酵过程中对γ‑聚谷氨酸进行脱色，获得高含量的γ‑聚谷氨酸，同时降低了发酵时间。

Description

一种用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法
技术领域
本发明属于γ-聚谷氨酸生产领域，具体涉及一种用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法。
背景技术
当今社会，化肥在现代农业中发挥着重要的作用。我国是农业大国，化肥的生产与使用在农业生产中举足轻重。年用量高达5000万吨（折纯氮磷钾）以上，为农业的发展和粮食的增产做出了巨大的贡献。但是，中国各类耕地的状况不容乐观，基础地力偏低，许多地方的土地由于化肥长期单一并大量的施用，不均衡使用以及错误使用，致使土地质量下降，很大程度上威胁了农业的可持续发展。γ- 聚谷氨酸是由微生物发酵产生的一种均聚氨基酸。基于其优良的生物可降解性、吸水性、离子螯合能力，γ- 聚谷氨酸具有作为肥料增效剂的潜力。γ- 聚谷氨酸的主要制备方法有：化学合成法，提取法，酶转化法和微生物发酵法。由于前三种方法产量低，成本较高，污染大，目前主要利用微生物发酵法来制备γ- 聚谷氨酸。现有技术对利用微生物发酵生产γ-聚谷氨酸的关注点主要在于微生物生产菌种和菌株上，例如：中国专利申请第 02151746 号公开了枯草芽孢杆菌NX-2 及利用其来制备γ-聚谷氨酸的方法；中国专利申请第200410010509号公开了枯草芽孢杆菌zju-7及利用其来制备γ- 聚谷氨酸的方法；中国专利申请第 200610155278号公开了利用枯草芽孢杆菌和谷氨酸棒杆菌混和制备γ- 聚谷氨酸的方法；中国专利申请第200710130248号公开了枯草芽孢杆菌CGMCCNo. 2108及利用其来制备γ-聚谷氨酸的方法，最高产量可达 34.1g/L。上述现有技术最为严重的一个缺陷是发酵时间都较长，要达到较高或最高产量，发酵时间需要长达48～96小时，非常不利于工业化生产，且不能重复利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前发酵时间都较长，要达到较高或最高产量，发酵时间需要长达 48～96h，且不能重复利用，本发明设计一种用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）取黄豆与水进行蒸煮，过滤，收集蒸煮后的黄豆，将蒸煮后的黄豆、谷氨酸与大豆根部土壤混合均匀，得混合物；
（2）将巨菌草、谷氨酸及双氧水在50℃下静置，过滤，收集过滤后的巨菌草，进行自然晾晒，收集晾晒后巨菌草，使用晾晒后的巨菌草包裹混合物，在40℃下静置发酵，去除晾晒后的巨菌草，收集包裹物；
（3）按重量份数计，取50～55份琼脂、30～35份蛋白胨、18～20份乳酸、13～17份谷氨酸、6～9份氯化钠、4～7份氯化钙、1～3份磷酸二氢钾及0.3～0.5份5-溴尿嘧啶，搅拌均匀，收集搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物置于培养箱中，在35～42℃下进行培养，将培养物与无菌水按质量比1:3，混合均匀，静置，再搅拌，过滤，收集过滤液，将过滤液与载体颗粒按质量比1:1～2，混合均匀，静置，过滤，收集滤渣，风干，收集风干物，即可的用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒。
优选的，所述步骤（1）中黄豆与水的质量比为1:3，蒸煮后的黄豆、谷氨酸与大豆根部土壤的质量比为4～6:2:3～6。
优选的，所述步骤（2）中巨菌草、谷氨酸及双氧水的质量比为5～7:2:9～11。
优选的，所述步骤（4）过滤液与载体颗粒的质量比为
优选的，所述载体颗粒的制备为：将DM-301大孔吸附树脂、卵磷脂和0.3mol/L磷酸溶液混合均匀，在80～85℃下保温2～4h，冷却至室温，过滤，收集过滤物，将过滤物与1.3mol/L谷氨酸钠溶液混合，静置，喷雾干燥，收集干燥物，即可得载体颗粒。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：本发明以大豆作为营养诱导因素，通过对大豆根部土壤中菌种进行培养，以谷氨酸作为诱导素，获得目标菌种，再对其进行优化培养，以5-溴尿嘧啶作为向导剂促使菌种向目标菌种发展繁殖，同时施用改性后的大孔树脂作为载体，为菌种提供寄住空间，同时在发酵过程中对γ-聚谷氨酸进行脱色，获得高含量的γ-聚谷氨酸，同时降低了发酵时间。
具体实施方式
大豆根部土壤的获取：取以大豆主根为中心轴，半径为1～2cm，距离地面3～6cm处的土壤，即可得大豆根部土壤。
载体颗粒的制备为：将DM-301大孔吸附树脂、卵磷脂和0.3mol/L磷酸溶液按质量比6:2:11，混合均匀，在80～85℃下保温2～4h，冷却至室温，过滤，收集过滤物，将过滤物与1.3mol/L谷氨酸钠溶液按质量比1:3～5混合，静置13～16h，喷雾干燥，收集干燥物，即可得载体颗粒。
本发明用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）按质量比为1:3，取黄豆与水进行在100℃下蒸煮1～2h，过滤，收集蒸煮后的黄豆，按质量比为4～6:2:3～6，将蒸煮后的黄豆、谷氨酸与大豆根部土壤混合均匀，得混合物；
（2）按质量比为5～7:2:9～11，将巨菌草、谷氨酸及双氧水在50℃下静置3～5h，过滤，收集过滤后的巨菌草，进行自然晾晒2～3天，收集晾晒后巨菌草，使用晾晒后的巨菌草包裹混合物，包裹厚度为2～4cm，在40℃下静置发酵2～4天，去除晾晒后的巨菌草，收集包裹物；
（3）按重量份数计，取50～55份琼脂、30～35份蛋白胨、18～20份乳酸、13～17份谷氨酸、6～9份氯化钠、4～7份氯化钙、1～3份磷酸二氢钾及0.3～0.5份5-溴尿嘧啶，搅拌均匀，收集搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物置于培养箱中，在35～42℃下进行培养26～32h，将培养物与无菌水按质量比1:3，混合均匀，静置7～8h，再以120r/min搅拌10min，过滤，收集过滤液，将过滤液与载体颗粒按质量比1:1～2，混合均匀，静置2～4h，过滤，收集滤渣，风干，收集风干物，即可的用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒。
实例1
本发明用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）按质量比为1:3，取黄豆与水进行在100℃下蒸煮1h，过滤，收集蒸煮后的黄豆，按质量比为4:2:3，将蒸煮后的黄豆、谷氨酸与大豆根部土壤混合均匀，得混合物；
（2）按质量比为5:2:9，将巨菌草、谷氨酸及双氧水在50℃下静置3h，过滤，收集过滤后的巨菌草，进行自然晾晒2天，收集晾晒后巨菌草，使用晾晒后的巨菌草包裹混合物，包裹厚度为2cm，在40℃下静置发酵2天，去除晾晒后的巨菌草，收集包裹物；
（3）按重量份数计，取50份琼脂、30份蛋白胨、18份乳酸、13份谷氨酸、6份氯化钠、4份氯化钙、1份磷酸二氢钾及0.3份5-溴尿嘧啶，搅拌均匀，收集搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物置于培养箱中，在35℃下进行培养26h，将培养物与无菌水按质量比1:3，混合均匀，静置7h，再以120r/min搅拌10min，过滤，收集过滤液，将过滤液与载体颗粒按质量比1:1，混合均匀，静置2h，过滤，收集滤渣，风干，收集风干物，即可的用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒。
实例2
本发明用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）按质量比为1:3，取黄豆与水进行在100℃下蒸煮2h，过滤，收集蒸煮后的黄豆，按质量比为6:2: 6，将蒸煮后的黄豆、谷氨酸与大豆根部土壤混合均匀，得混合物；
（2）按质量比为7:2: 11，将巨菌草、谷氨酸及双氧水在50℃下静置5h，过滤，收集过滤后的巨菌草，进行自然晾晒3天，收集晾晒后巨菌草，使用晾晒后的巨菌草包裹混合物，包裹厚度为4cm，在40℃下静置发酵4天，去除晾晒后的巨菌草，收集包裹物；
（3）按重量份数计，取55份琼脂、35份蛋白胨、20份乳酸、17份谷氨酸、9份氯化钠、7份氯化钙、3份磷酸二氢钾及0.5份5-溴尿嘧啶，搅拌均匀，收集搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物置于培养箱中，在42℃下进行培养32h，将培养物与无菌水按质量比1:3，混合均匀，静置8h，再以120r/min搅拌10min，过滤，收集过滤液，将过滤液与载体颗粒按质量比1: 2，混合均匀，静置4h，过滤，收集滤渣，风干，收集风干物，即可的用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒。
实例3
本发明用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）按质量比为1:3，取黄豆与水进行在100℃下蒸煮2h，过滤，收集蒸煮后的黄豆，按质量比为5:2:5，将蒸煮后的黄豆、谷氨酸与大豆根部土壤混合均匀，得混合物；
（2）按质量比为6:2:10，将巨菌草、谷氨酸及双氧水在50℃下静置4h，过滤，收集过滤后的巨菌草，进行自然晾晒2天，收集晾晒后巨菌草，使用晾晒后的巨菌草包裹混合物，包裹厚度为3cm，在40℃下静置发酵3天，去除晾晒后的巨菌草，收集包裹物；
（3）按重量份数计，取53份琼脂、33份蛋白胨、19份乳酸、15份谷氨酸、7份氯化钠、5份氯化钙、2份磷酸二氢钾及0.4份5-溴尿嘧啶，搅拌均匀，收集搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物置于培养箱中，在38℃下进行培养30h，将培养物与无菌水按质量比1:3，混合均匀，静置7.5h，再以120r/min搅拌10min，过滤，收集过滤液，将过滤液与载体颗粒按质量比1:1.5，混合均匀，静置3h，过滤，收集滤渣，风干，收集风干物，即可的用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒。
对照例为：传统的枯草芽抱杆菌发酵生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的方法。
结果如表1示。
表1
检测方法 实例1 实例2 实例3 对照例
γ-聚谷氨酸含量（g/L） 25 30 36 17~23
颜色 白色 白色 白色 淡黄色
利用次数 8次 10次 9次 1次
发酵时间（h） 16 18 15 48～96h
由上表可知，本发明γ-聚谷氨酸的含量较高，满足使用要求，值得推广与使用。

Claims (5)

1.一种用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）取黄豆与水进行蒸煮，过滤，收集蒸煮后的黄豆，将蒸煮后的黄豆、谷氨酸与大豆根部土壤混合均匀，得混合物；
（2）将巨菌草、谷氨酸及双氧水在50℃下静置，过滤，收集过滤后的巨菌草，进行自然晾晒，收集晾晒后巨菌草，使用晾晒后的巨菌草包裹混合物，在40℃下静置发酵，去除晾晒后的巨菌草，收集包裹物；
（3）按重量份数计，取50～55份琼脂、30～35份蛋白胨、18～20份乳酸、13～17份谷氨酸、6～9份氯化钠、4～7份氯化钙、1～3份磷酸二氢钾及0.3～0.5份5-溴尿嘧啶，搅拌均匀，收集搅拌混合物；
（4）将搅拌混合物置于培养箱中，在35～42℃下进行培养，将培养物与无菌水按质量比1:3，混合均匀，静置，再搅拌，过滤，收集过滤液，将过滤液与载体颗粒按质量比1:1～2，混合均匀，静置，过滤，收集滤渣，风干，收集风干物，即可的用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒。
2.根据权利要求1所述用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中黄豆与水的质量比为1:3，蒸煮后的黄豆、谷氨酸与大豆根部土壤的质量比为4～6:2:3～6。
3.根据权利要求1所述用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中巨菌草、谷氨酸及双氧水的质量比为5～7:2:9～11。
4.根据权利要求1所述用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）过滤液与载体颗粒的质量比为。
5.根据权利要求1或4所述用于生产γ-聚谷氨酸生物颗粒的制备方法，其特征在于，所述载体颗粒的制备为：将DM-301大孔吸附树脂、卵磷脂和0.3mol/L磷酸溶液按质量比6:2:11，混合均匀，在80～85℃下保温2～4h，冷却至室温，过滤，收集过滤物，将过滤物与1.3mol/L谷氨酸钠溶液按质量比1:3～5混合，静置，喷雾干燥，收集干燥物，即可得载体颗粒。
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