CN107937451A

CN107937451A - 用香菇废料生产γ‑聚谷氨酸的方法

Info

Publication number: CN107937451A
Application number: CN201610889189.3A
Authority: CN
Inventors: 陈顺志; 王林; 高恶斌
Original assignee: Zhenjiang Tianyi Biological Technology Co Ltd
Current assignee: Zhenjiang Tianyi Biological Technology Co Ltd
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2018-04-20

Abstract

用香菇废料生产γ‑聚谷氨酸的方法,本发明涉及农业技术和真菌固体培养料再利用的技术领域。利用香菇废料接种枯草杆菌，除了生产普通饲料或者活性菌饲料，也可以生产有效成分γ‑聚谷氨酸(γ‑PGA)。γ‑聚谷氨酸(γ‑PGA)是一种新型的绿色生物材料，对环境无危害，具有可食用性、无毒性。国内没有大规模的利用香菇废料提取γ‑PGA的报告。γ‑聚谷氨酸对环境无污染，为绿色生物产品，具有极佳的生物可降解性、成膜性、成纤维性、可塑性、粘结性、保湿性等许多独特的理化和生物学特性。这种功能材料受到人们的青睐，正逐渐地被应用于医药制造、食品加工及蔬菜、水果、海产品的防冻和保鲜，也可开发应用于化妆品工业、烟草、皮革制造业及植物种子保护等许多领域。本发明开拓了香菇废料生物利用的新方法，具有极大开发价值和广阔前景。

Description

用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法

技术领域

本发明涉及农业技术和真菌固体培养料再利用的技术领域，特别是香菇固体废料处理和加工的技术领域，以及农用无毒性、保湿型、新型的绿色生物材料--聚谷氨酸的生产方法。

背景技术

香菇废料(菌渣)经过生物工程菌处理以后，可以减少废料对环境的污染。由于香菇废料含有蛋白质、氨基酸、糖份、维生素和纤维素，经过生物工程菌发酵，可以生产动物饲料、活性菌肥料和环境工程菌的新产物。江苏、浙江、福建的香菇日生产量100万棒以上的废料没有充分利用。如果利用香菇废料接种生物工程菌—枯草杆菌,除了生产普通饲料或者活性菌饲料，也可以用枯草杆菌产生有效成分γ-聚谷氨酸(γ-PGA)。香菇废料的成分与金针菇废料的成分不同，所以，技术要求不同。

γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是一种新型的绿色生物材料，对环境无危害，具有可食用性、无毒性、保湿型、可塑性，同时具备极佳的生物可降解性等许多独特的理化和生物学特性，一直是现在高分子材料研究的热点。现在，γ-PGA及其衍生物具有十分广阔的应用前景，具有很大的市场空间，但是其工业化生产还存在很多制约因素，比如生产成本较高，生产工艺需要进一步优化、改良等，与此同时γ-PGA产品的推广往往偏重于基础产品的应用，而在种子包埋、土壤改造等农业领域的应用偏少，因此寻找一种低成本、工艺精良的生产方式，并能推动γ-PGA产品深入应用，是γ-PGA工业化的必由之路。已经有研究报告γ-PGA在不同施用量和不同施用方式，对青菜生长的影响，还通过大田玉米试验对其增效效果进行了验证，初步揭示了其肥料增效的机理。以青菜为研究对象，与对照相比，施用不同量的γ-PGA肥料增效剂可以明显提高青菜的叶绿素含量、地上部鲜重、维生素C(Vc)含量以及土壤铵态氮含量等指标，且γ-PGA的施用量对小青菜的产量和品质有很大的影响。当γ-PGA的施用质量是50 mg/kg土时，不仅能增加小青菜产量8.8％，叶绿素相对含量20.8％，肥料利用率10.6％，同时γ-PGA能够显著降低青菜中硝酸盐的含量，同时提高维生素C的含量，明显改善了青菜品质。

开展γ-PGA增效肥料的玉米大田施用实验。实验表明γ-PGA增效肥料能够明显提高玉米的产量和品质，可以增加玉米产量11.1％，提高玉米淀粉含量6.54％，玉米粗蛋白含量12.90％，同时还能够使土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶分别对对照提高25.10％、93.35％、12.82％。推测γ-PGA增产的机理为γ-PGA不仅能够螯合肥料养分，减少氮素的流失，还能够改善土壤微环境，提高了植物对养分的吸收利用能力，从而达到了增产和提高品质的效果。因此，本项目有重要的经济价值和社会价值。

国内没有大规模的利用香菇废料提取γ-PGA的报告。γ-聚谷氨酸对环境无污染，为绿色生物产品，具有极佳的生物可降解性、成膜性、成纤维性、可塑性、粘结性、保湿性等许多独特的理化和生物学特性。这种由生物合成的可降解型功能材料受到人们的青睐，正逐渐地被应用于医药制造、食品加工及蔬菜、水果、海产品的防冻和保鲜，也可开发应用于化妆品工业、烟草、皮革制造业及植物种子保护等许多领域。本发明开拓了香菇废料生物利用的新方法，具有极大开发价值和广阔前景的生物技术。

本发明“用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法” 涉及香菇废料的再利用，生产农业使用的聚谷氨酸。

本发明利用生物工程菌迅速分解香菇的栽培废物，合成γ-聚谷氨酸的方法，提高了食用菌产业结构和经济效益。经专利文献检索，没有和本发明重叠的“用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法”。所以，提出本发明方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是：

香菇废料经过生物工程菌处理以后，产生γ-聚谷氨酸，可以减少废料对环境的污染。由于香菇废料含有蛋白质、氨基酸、糖份、维生素和比较多的纤维素，经过生物工程菌—枯草杆菌的发酵以后，不仅可以生产动物饲料、活性菌肥料，还可以产生γ-聚谷氨酸。以江苏、浙江、福建的香菇日生产量超过100万棒以上（每棒1000克）计算:饲料的价格调查，普通饲料的价格在3.00元左右/公斤，活性菌饲料的价格在8.00元左右/公斤；γ-聚谷氨酸产品在15.00元左右/公斤。如果利用香菇废料接种生物工程菌—枯草杆菌提取γ-聚谷氨酸,加上生产普通饲料或者活性菌饲料、肥料的生产，能够显著提高经济价值，预期年产值达到40亿元以上。

用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：以培养香菇以后的废料为原料，采用灭菌处理以后；接种生物工程菌—枯草杆菌，然后获得有效成分γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的方法。根据权利要求1所述的，用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：废料培养基的主料有香菇菌丝体，以及棉籽壳、麸皮、玉米芯、豆饼、木屑组成的剩余培养成分，添加18-20 %豆饼粉以后，利用已知的灭菌方法灭菌。已知的灭菌方法灭菌包括蒸汽灭菌和超高温150-200℃灭菌的方法。灭菌以后，冷却至20-75℃使用，最佳条件是70-75℃条件下使用，接种生物工程菌—枯草杆菌；枯草杆菌芽孢可以耐受90℃以下的条件，不会死亡。

用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：以培养香菇以后的废料为原料，接种生物工程菌—枯草杆菌，接种量在3-12 %；最佳接种量在6-11 % 。固体发酵香菇废料的含水量是重要的影响因素，其特征在于：香菇废料枯草杆菌固体发酵的含水量在50 -66 %。

固体发酵的特征在于：枯草杆菌固体发酵的时间在24-48小时；检查颜色是否增加，有没有产生枯草杆菌的气味；由于γ-聚谷氨酸的存在，出现拉丝现象；通过测定细菌数量，是否达到一定数量，说明达到了固体发酵的效果。

用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：枯草杆菌固体发酵的温度在38-40℃；低于这个温度枯草杆菌生长缓慢，影响生产周期，增加生产成本。在固体发酵物的表面形成细菌菌膜，呈现灰白色的点状、片状的菌膜。固体发酵物干燥以后，细菌数量能够达到200亿/克。

用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：培养的设备是温控发酵箱，有空气过滤系统，有新鲜空气输入的管道；枯草杆菌生长需要空气，所以，发酵箱(发酵室)必须有温度控制以外，还需要有通风系统，补充新鲜空气。通过发酵盘实现固态发酵，发酵盘数量根据仪器型号决定。有单门、双门、多门结构；发酵盘数有8、16、24、32、64、128盘。发酵盘利用发酵托盘车运输和移动，每个发酵托盘车可以运输8-24个发酵盘。盘的高度在80-100mm,固体发酵物的充填高度为20mm左右。

用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：经过发酵温度38-40℃，24-48小时，空气相对湿度85-95%的条件下管理，香菇废料经过固态发酵以后γ-聚谷氨酸的产量达5.2 %以上。

工艺流程：

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）用香菇废料生产γ-聚谷氨酸为创新技术。

（2）本发明技术方法使用香菇废料，安全卫生，对环境无公害，无污染；

（3）固态发酵消耗热能少，生产周期短，达到节能低碳、降低生产成本的目的。

（4）能够在流水线上进行下一步的工艺，大大降低了生产成本，为实现今后生产开辟了广阔的前景。

本发明的效果在于:利用香菇废料接种枯草杆菌,除了生产普通饲料或者活性菌饲料，也可以生产有效成分γ-聚谷氨酸(γ-PGA)，达到5.2%以上，与粮食、大豆获得γ-聚谷氨酸的效果相同。对于香菇废料的再利用，有重要的经济意义。 γ-聚谷氨酸是一种新型的绿色生物材料，对环境无危害，具有可食用性、无毒性。国内没有大规模的利用香菇废料提取y-PGA的报告。γ-聚谷氨酸对环境无污染，为绿色生物产品，具有极佳的生物可降解性、成膜性、成纤维性、可塑性、粘结性、保湿性等许多独特的理化和生物学特性。这种功能材料受到人们的青睐，正逐渐地被应用于医药制造、食品加工及蔬菜、水果、海产品的防冻和保鲜，也可开发应用于化妆品工业、烟草、皮革制造业及植物种子保护等许多领域。本发明开拓了香菇废料生物利用的新方法，具有极大开发价值和广阔前景。

具体实施方式

实施例1：

废料培养基的主料有香菇菌丝体，以及棉籽壳、麸皮、玉米芯、豆饼、木屑组成的剩余培养成分90公斤，添加18公斤豆饼粉以后，利用已知的灭菌方法灭菌。平铺在发酵盘内，

接种温度20-75℃，最佳条件是70℃条件下使用；接种生物工程菌—枯草杆菌接种菌量10公斤，与灭菌水130公斤混合以后使用。所以，具体方法是：每个发酵盘内加入500克，均匀喷入720毫升，接种菌与灭菌水的混合液体。发酵托盘车12盘/个，双门24个托盘，每个发酵箱装原料12公斤，进入管理。发酵的温度在38-40℃，枯草杆菌固体发酵的时间在24-48小时。根据检查颜色增加，有枯草杆菌的气味；由于γ-聚谷氨酸的存在，出现了拉丝现象；通过测定细菌数量，达到一定数量，说明固体发酵的效果。特别是在固体发酵物的表面形成细菌菌膜，呈现灰白色的点状、片状的菌膜。这样固体发酵物干燥以后，获得96公斤固态成分。细菌数量能够达到200亿/克。香菇废料经过固态发酵γ-聚谷氨酸的产量达5.2 %以上。

上述工艺完成了本发明技术，γ-聚谷氨酸5.2 %以上的产品。通过已经知道的技术:加入1-2倍水提取γ-PGA ，离心，重复加水，离心，超滤浓缩，乙醇沉淀，大孔树脂处理，脱色，冷冻干燥，可以形成γ-PGA成品：分别是8%、15%、20%、50%、98%各种规格产品。

实施例2：

废料培养基的主料有香菇菌丝体，以及棉籽壳、麸皮、玉米芯、豆饼、木屑组成的剩余培养成分180公斤，添加25公斤豆饼粉以后，利用已知的灭菌方法灭菌。平铺在发酵盘内，

接种温度可以在30-40℃，废料培养基的最佳温度条件可以在75℃条件下使用；接种生物工程菌—枯草杆菌接种菌量20公斤，与灭菌水280公斤混合以后使用。所以，具体方法是：每个发酵盘内加入500克，均匀喷入720毫升，是接种菌量与灭菌水的混合液体。发酵托盘车12盘/个，双门24个托盘，每个发酵箱装原料12公斤，进入管理。发酵的温度在38-40℃，枯草杆菌固体发酵的时间在40小时。根据检查颜色增加，有枯草杆菌的气味；由于γ-聚谷氨酸的存在，出现了拉丝现象；通过测定细菌数量，是否达到一定数量，说明固体发酵的效果。在固体发酵物的表面形成细菌菌膜，呈现灰白色的点状、片状的菌膜。这样固体发酵物干燥以后，获得195公斤固态成分。细菌数量能够达到200亿/克。香菇废料经过固态发酵γ-聚谷氨酸的产量达5.2 %以上。

Claims

1.用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：以培养香菇以后的废料为原料，采用灭菌处理以后；接种生物工程菌—枯草杆菌，然后获得有效成分γ-聚谷氨酸(γ-PGA)的方法。

2.根据权利要求1所述的用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：废料培养基的主料有香菇菌丝体，以及棉籽壳、麸皮、玉米芯、豆饼、木屑组成的剩余培养成分，添加18-20%豆饼粉以后，利用已知的灭菌方法。

3.根据权利要求1所述的用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：冷却至20-75℃使用，最佳条件是70-75℃条件下使用，接种生物工程菌—枯草杆菌。

4.根据权利要求1所述的用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：以培养香菇以后的废料为原料，接种生物工程菌—枯草杆菌，接种量在3-12 %；最佳接种量在6-11%。

5.根据权利要求1所述的用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：枯草杆菌固体发酵香菇废料的含水量在50 - 66 %。

6.根据权利要求1所述的用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：枯草杆菌固体发酵的时间在24-48小时。

7.根据权利要求1所述的用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：枯草杆菌固体发酵的温度在38-40℃。

8.根据权利要求1所述的用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：培养的设备是温控发酵箱，有空气过滤系统，有新鲜空气输入的管道；通过发酵盘实现固态发酵，发酵盘数量根据仪器型号决定。

9.根据权利要求1所述的用香菇废料生产γ-聚谷氨酸的方法，其特征在于：香菇废料经过固态发酵γ-聚谷氨酸的产量达5.2 %以上。