CN112592946A - 一种环保型高产鸟苷的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环保型高产鸟苷的工艺方法，包括菌种活化、种子培养、发酵和鸟苷提取以及提取废液的综合利用步骤，经发酵后提取，所得陶瓷浓液和纳滤浓液用于饲料和有机肥生产，脱色滤饼用于电厂发电，精制母液进行有机肥生产。该工艺克服传统单一迟效氮源发酵周期长，工艺废水产生量大、浪费资源和废水产生量大的缺点，具有发酵周期短、有副产品产生、消耗部分废水、操作简便、投资少、鸟苷的产量大、生产成本低的特点。

Description

一种环保型高产鸟苷的工艺方法
技术领域
本发明属于发酵工程技术领域，具体地，涉及一种环保型高产鸟苷的工艺方法。
背景技术
鸟苷全称鸟嘌呤核苷；别称9-(β-D-呋喃核糖基)鸟嘌呤；鸟嘌呤-9-β-D-呋喃核糖苷。分子式：C10H13N5O5；分子量：283.24100；难溶于冷水，易溶于温水，18℃下1320 mL水中溶解1 g，沸水浴中，33 mL水中溶解1 g。可溶于酸碱，如稀矿酸、热乙酸。不溶于有机溶剂。如醇、醚、氯仿和苯。鸟苷的用途十分广泛，是食品和医药产品的重要中间体，可用于合成食品增鲜剂——5’-鸟苷酸二钠、呈味核苷酸二钠以及核苷类抗病毒药物如利巴韦林、阿昔洛韦等，也是用于制造无环鸟苷(Acyclovir)、三氮唑核苷(ATC)、三磷酸鸟苷钠(GTP)等药物的主要原料。
目前鸟苷的生产方法有化学合成法、酶水解 RNA 法、菌体自溶法和发酵法。由于化学合成法需要大量有机溶剂，存在原料来源及环境污染等问题在生产中极少使用；菌体自溶法由于其效率太低目前也基本不用；发酵法生产鸟苷由于其产率高、周期短、控制容易、产量大等优点，目前已经成为工业生产鸟苷的重要来源。目前使用菌种基本上都是腺嘌呤缺陷型，需要额外添加腺嘌呤，同时发酵法生产鸟苷工艺会产生大量的难处理废水，在环保高压下发酵产品成本正在逐渐增高，如何降低生产成本，减轻环保问题成为发酵行业的重中之重。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种环保型高产鸟苷的工艺方法，所述工艺方法经济有效且环保高效，具有操作简便、投资少、鸟苷的产量大、生产成本低、能够消耗含有腺嘌呤的废水、会产生附加产物且不需要额外添加处理设备减少废水排放的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：
一种环保型高产鸟苷的工艺方法，包括以下步骤：
步骤一、菌种活化得到生产用菌种；
步骤二、将步骤一所得生产用菌种接种至种子培养基，在36℃±1℃、溶氧控制25%-40%、pH在6.4-7.0的条件下培养10h，得到种子液；
步骤三、将步骤二所得种子液按照发酵培养基最终体积的5%-20%移种，在发酵罐中培养48h，得到含有鸟苷的发酵液，发酵控制条件为36℃±1℃、溶氧控制25%-40%、pH在6.4-7.0；
步骤四、将步骤三所得发酵液升温到80-90℃处理，当发酵液升温到80℃后用25%-30%的氢氧化钠溶液将pH调至9-11，用陶瓷膜过滤得陶瓷清液和陶瓷浓液，用透析水将陶瓷浓液中鸟苷含量洗至2-3g/L并送往蛋白车间；
步骤五、将步骤四所得陶瓷清液继续用纳滤膜过滤，得纳滤浓液和纳滤清液，用透析水将纳滤浓液中鸟苷含量洗至2-3g/L后送往蛋白车间和步骤四所得的陶瓷浓液混合后的混合液进行发酵，向所述混合液中加入12%-20%的玉米浆，用85%的磷酸调节pH至3.8-4.5，按体积分数接入10%-20%酵母菌在室温条件下发酵12h，温度维持30±1℃，然后与玉米皮渣和糖渣均匀混合烘干得到蛋白饲料；
步骤六、向步骤五所得纳滤清液中加入0.05%-0.5%的活性炭脱色，板框压滤，所得滤饼送入电厂燃烧发电，所得滤液于蒸发器浓缩至鸟苷含量达80-160g/L，用磷酸调节pH至6.8-7.5，冷却育晶4h，板框压滤，得到鸟苷粗品和一次母液，将一次母液和一次凝液回套作为透析水加入陶瓷膜和纳滤膜过滤步骤；
步骤七、将步骤六所得鸟苷粗品加水于90℃重溶，冷却育晶，板框压滤，得到鸟苷精品，产生的滤液作为透析水加入陶瓷膜和纳滤膜过滤步骤。
进一步地，步骤一所述菌种活化的具体做法为：取 -80±2℃下保藏的甘油管，在室温下解冻，吸取 50μL 接种于活化斜面，36±0.5℃恒温静置培养10-12h后，再次转接到活化斜面培养10-12h得生产用菌种。
进一步地，步骤二所述所述种子培养基的配方为：葡萄糖10-30g/L、玉米浆20-40mL/L、酵母浸粉5-15g/L、多糖茸精5-15g/L、味精3-8g/L、氯化钾 1-5g/L、硫酸镁 1-3g/L、磷酸二氢钾1-3g/L、腺嘌呤下排废水400-800ml/L。
进一步地，步骤三所述发酵培养基的配方为：葡萄糖50-100g/L、酵母粉5-15g/L、酵母浸粉5-15g/L、多糖茸精5-15g/L、味精3-8g/L、硫酸铵5-15g/L、柠檬酸2-5g/L、氯化钾1-5g/L、硫酸镁 1-3g/L、磷酸二氢钾1-3g/L、腺嘌呤下排废水400-800ml/L。
进一步地，步骤四所述陶瓷膜的膜孔径为50-150nm。
进一步地， 步骤五所述纳滤膜的分子截留量为1000-2000Da。
有益效果：
本发明所述的鸟苷生产工艺，在种子培养基和发酵培养基中均加入腺嘌呤下排废水，提高菌种发酵活力缩短发酵周期，利用含有腺嘌呤的废水且产生附加产品，将会大大减少资源的浪费和提高鸟苷产量，降低产品成本。本发明工艺简单，基本不产生废水，增加附加值较适合工业生产。
本发明包括菌种活化、种子培养、发酵和鸟苷提取以及提取废液的综合利用步骤，经发酵后提取，所得陶瓷浓液和纳滤浓液用于饲料和有机肥生产，脱色滤饼用于电厂发电，精制母液进行有机肥生产。该工艺克服传统单一迟效氮源发酵周期长，工艺废水产生量大、浪费资源和废水产生量大的缺点，具有发酵周期短、有副产品产生、消耗部分废水、操作简便、投资少、鸟苷的产量大、生产成本低的特点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种环保型高产鸟苷的工艺方法，具体步骤如下：
1、取-80±2℃下保藏的甘油管，在室温下解冻，吸取 50μL 接种于活化斜面，36±0.5℃恒温静置培养10-12h后，再次转接到活化斜面培养10-12h得生产用菌种。
2、将活化后的菌种接种至种子培养基，在36℃±1℃、溶氧控制25%-40%、pH在6.4-7.0的条件下培养10h，得到种子液。
所述种子培养基配方：葡萄糖30g/L、玉米浆40mL/L、酵母浸粉8g/L、多糖茸精5g/L、味精4g/L、氯化钾2g/L、硫酸镁1g/L、磷酸二氢钾 2g/L、腺嘌呤下排废水400-800ml/L。
3、将种子液按照发酵培养基最终体积的15%移种，用分批补料技术在发酵罐中培养48h，得到鸟苷浓度为40.69g/L的发酵液，其发酵控制条件为37℃、溶氧控制25%-40%、pH在6.4。
所述发酵培养基配方：葡萄糖80g/L、酵母粉10g/L、酵母浸粉5g/L、多糖茸精8g/L、味精5g/L、硫酸铵10g/L、柠檬酸3g/L、氯化钾 2g/L、硫酸镁 2g/L、磷酸二氢钾 2g/L、腺嘌呤下排废水400-800ml/L。
4、将10L上述发酵液升温至80℃处理20min后，趁热将发酵液用25%的氢氧化钠溶液将pH调节到10.5，用100nm孔径陶瓷膜过滤得到陶瓷清液14L和陶瓷浓液3.5L，将陶瓷清液继续用1000Da分子截留量的纳滤膜过滤，得到18L纳滤清液和1.5L纳滤浓液，将1.5L的纳滤浓液和3.5L的陶瓷浓液浓缩液混合后加入1L玉米浆后，用85%的磷酸调节pH至3.8-4.5，接入1.2L培养好的酵母菌种子液，在30℃下发酵12h，然后与玉米皮渣和糖渣混合烘干得到饲料蛋白，其粗蛋白为51.4%。
5、向纳滤清液中加入0.1%的活性炭脱色并过滤，将所得滤饼送入电厂燃烧发电，所得清液放入旋转蒸发器，浓缩至鸟苷含量为120g/L，用磷酸调节pH至6.8-7.5，然后在4℃冷却育晶，并过滤，得到粗品和一次母液，将一次母液和一次凝液回套作为透析水加入陶瓷膜和纳滤膜过滤步骤。
6、将粗品进行回溶重结晶，并过滤，得到精品，将所得的滤液重新作为透析水加入加入陶瓷膜和纳滤膜过滤步骤。
需要说明的是，以上所述的实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对本发明作出的一些非本质的改进和调整仍属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种环保型高产鸟苷的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、菌种活化得到生产用菌种；
步骤二、将步骤一所得生产用菌种接种至种子培养基，在36℃±1℃、溶氧控制25%-40%、pH在6.4-7.0的条件下培养10h，得到种子液；
步骤三、将步骤二所得种子液按照发酵培养基最终体积的5%-20%移种，在发酵罐中培养48h，得到含有鸟苷的发酵液，发酵控制条件为36℃±1℃、溶氧控制25%-40%、pH在6.4-7.0；
步骤四、将步骤三所得发酵液升温到80-90℃处理，当发酵液升温到80℃后用25%-30%的氢氧化钠溶液将pH调至9-11，用陶瓷膜过滤得陶瓷清液和陶瓷浓液，用透析水将陶瓷浓液中鸟苷含量洗至2-3g/L并送往蛋白车间；
步骤五、将步骤四所得陶瓷清液继续用纳滤膜过滤，得纳滤浓液和纳滤清液，用透析水将纳滤浓液中鸟苷含量洗至2-3g/L后送往蛋白车间和步骤四所得的陶瓷浓液混合后的混合液进行发酵，向所述混合液中加入12%-20%的玉米浆，用85%的磷酸调节pH至3.8-4.5，按体积分数接入10%-20%酵母菌在室温条件下发酵12h，温度维持30±1℃，然后与玉米皮渣和糖渣均匀混合烘干得到蛋白饲料；
步骤六、向步骤五所得纳滤清液中加入0.05%-0.5%的活性炭脱色，板框压滤，所得滤饼送入电厂燃烧发电，所得滤液于蒸发器浓缩至鸟苷含量达80-160g/L，用磷酸调节pH至6.8-7.5，冷却育晶4h，板框压滤，得到鸟苷粗品和一次母液，将一次母液和一次凝液回套作为透析水加入陶瓷膜和纳滤膜过滤步骤；
步骤七、将步骤六所得鸟苷粗品加水于90℃重溶，冷却育晶，板框压滤，得到鸟苷精品，产生的滤液作为透析水加入陶瓷膜和纳滤膜过滤步骤。
2.根据权利要求1所述的一种环保型高产鸟苷的工艺方法，其特征在于：步骤一所述菌种活化的具体做法为：取 -80±2℃下保藏的甘油管，在室温下解冻，吸取 50μL 接种于活化斜面，36±0.5℃恒温静置培养10-12h后，再次转接到活化斜面培养10-12h得生产用菌种。
3.根据权利要求1所述的一种环保型高产鸟苷的工艺方法，其特征在于：步骤二所述所述种子培养基的配方为：葡萄糖10-30g/L、玉米浆20-40mL/L、酵母浸粉5-15g/L、多糖茸精5-15g/L、味精3-8g/L、氯化钾 1-5g/L、硫酸镁 1-3g/L、磷酸二氢钾1-3g/L、腺嘌呤下排废水400-800ml/L。
4.根据权利要求1所述的一种环保型高产鸟苷的工艺方法，其特征在于：步骤三所述发酵培养基的配方为：葡萄糖50-100g/L、酵母粉5-15g/L、酵母浸粉5-15g/L、多糖茸精5-15g/L、味精3-8g/L、硫酸铵5-15g/L、柠檬酸2-5g/L、氯化钾 1-5g/L、硫酸镁 1-3g/L、磷酸二氢钾1-3g/L、腺嘌呤下排废水400-800ml/L。
5.根据权利要求1所述的一种环保型高产鸟苷的工艺方法，其特征在于：步骤四所述陶瓷膜的膜孔径为50-150nm。
6.根据权利要求1所述的一种环保型高产鸟苷的工艺方法，其特征在于：步骤五所述纳滤膜的分子截留量为1000-2000Da。
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