專利名稱：一種利用味精廢水生產生物色素的方法
技術領域：
本發明涉及到微生物利用味精廢水生產生物色素，屬于微生物發酵領域；同時在色素的 生產過程中，通過微生物的作用處理了味精行業所產生的工業廢水，所以該發明又屬于環境 保護領域。
背景技術：
味精是利用谷氨酸細菌發酵作用而生產的，我國味精生產能力是世界第一位，年產 量達到100多萬噸。但是每生產1噸味精南需排放15噸左右的味精廢水，且這些廢液為 高濃度的有機廢液，其中，含氮14-16%，磷1.2-2.0%，氧化鉀2.0-5.0%，各種氨基酸 4.5-6.0%，屬于典型的很難處理的高濃度有機廢水，嚴重影響了自然環境。目前，絕大 多數味精企業采用末端治理技術，即在高濃度有機廢水中采用絮凝法對其進行混凝法處 理，在中、低濃度有機廢水中采用生化法，利用微生物，通過微生物體內的生物化學作 用來氧化分解水中有機物抽，使之轉化為穩定的無毒物質。但是，在上述的治理過程中， 存在嚴重的問題
1、 二次污染高濃度的有機廢水進混凝法處理時，濃縮過程中冷凝水的COD濃度比較高， 在800-1000 nig/1，排入生化池中，增加了中、低濃度有機廢水處理的數量和難度； 另外有些企業在絮凝后進行噴漿造粒進行有機肥生產，此過程產生大量的有刺激性氣 味的氣體，對環境造成了一定程度的污染，嚴重地影響了當地人民的生活。
2、 投資大以莒南味精廠為例，該廠環保系統的資金投入高達到了 3000多萬元，環保 系統占地達20000平方米，系統運行能耗量也高，其中耗電能高達34000KWH/d。這對 于當前我國味精生產企業而言，無凝是一項沉重的負擔。
因此，沒有從根本上解決問題，隨著生產規模的不斷擴大，味精廢水的污染日趨嚴重， 已成為輕工行業的主要污染源之一，同時制約了味精行業的發展。
我國正處于加速工業化進程中，面臨著嚴峻的資源、環境壓力，通過生物科技發展 生物產業，對緩解經濟發展瓶頸制約，全面建設小康社會具有重大戰略意義。"國家生 物產業十一五規劃"和"國家生物產業五年規劃"，其中明確提出"十一五期間，……， 大幅度提高生物色素、生物香料等食品與飼料添加劑的規模化生產和應用水平"。近年 來，世界各國相繼制定法規，淘汰大部分有毒的化學合成色素，那些具有著色功能、有 營養和保健功效、并能賦予食品新功能的天然色素將具有廣闊的市場前景。世界上天然
3色素年交易額在13億美元，年需求量約為1. 5萬噸左右，并且以每年11%的速度遞增。 當前，天然色素的大部分品種來自于植物提取，但因原料綜合利用率低、成本高、技術 水平低、資源浪費嚴重等問題，其發展受限制。微生物發酵生產生物色素的工藝，具有 原料簡單易得、發酵周期短、設備利用率高、加工成本低、易于規模化、環保安全等優 點。因此，采用微生物發酵生產生物色素的工藝是21世紀色素技術的主流。
利用味精廢水生產生物色素，提供了一條經濟效益和社會效益倶好的利用高濃度有 機廢水生產生物色素的工藝路線。 一方面利用味精廢水生產色素能夠有效降低了天然色 素生產的成本，另一方面味精工廠實現廢水的資源化利用，有效降低了廢水處理經費， 提高工廠經濟效益，同時徹底解決廢水中有機物污染治理問題。符合我國清潔生產和循 環經濟發展趨勢，有利于工農業的可持續發展。
發明內容
本發明的目的針對現有的味精廢水存在的污染問題，提出一種新的利用微生物處理方 法，在對味精廢水進行處理的同時，又充分利用其中的有利資源，使其得到生產成本低、生 產過程中無"三廢"，具備環境效應和經濟效應的天然色素。
具體實施例方式
本發明選用味精廢水作用菌體發酵的基料，以紅曲霉菌或光合細菌為菌種生產生物色素， 具體方法如下
1. 一種利用味精廢水制備發酵培養基的方法，其特征在于采用味精廢水為基料，按味精廢水
與水體積比為l:5 7進行稀釋，調節pH值至6.5 7.5，然后按下列重量/體積的組分進行配 制葡萄糖或蔗糖2.0 % 4.0 %(g/ml)、 KH2P04 0.05 % 0.1 。/c(g/ml)以及常用和常規的無機 鹽、微量元素。
2. 所述的利用味精廢水制備發酵培養基的方法，其特征在于所述的無機鹽為CaC03、 KC1， 添加量為0.1 % 0.2 %(g/ml);所述的微量元素為維生素C、 ZnS04、 FeCl3，添加量為0.02 % 0.05%(g/ml)。
3. 所述的利用味精廢水制備發酵培養基的方法，其特征在于采用HC1或H2S04、 NaOH或生 石灰進行pH值調節。
4. 所述的利用味精廢水制備發酵培養基生產生物色素的方法，其特征在于
(1)、菌種培養液制備以味精廢水為基料，按味精廢水與水體積比為l:5 7進行稀釋， 調節pH值至6.9 7.1，然后按下列重量/體積的組分進行配制葡萄糖或蔗糖2.0 % 4.0%(g/ml)、 KH2PO4 0.05 % 0.1 %(g/ml)，在121。C高溫、高壓下滅菌20mim，冷卻備用；
(2) 、種子培養在(1)步驟所得到的培養液中接種經PSA培養所得到的紅曲霉菌 (monascus purpureus)，置100 120rpm、 27 30。C恒溫搖床振蕩培養3 5天，做為一級種
子菌；
(3) 、種子擴大培養:按(2)步驟，將得到的一級種子菌與菌種培養液的比例為1:10進 行擴大培養，作為大規模培養的接種菌種；
(4) 、發酵培養按發酵罐容器的30 % 50 %容積進行發酵培養基的裝罐，再滅菌，接 種步驟(3)中的菌種，在28'C恒溫、120 150rpm轉速，及在通氣條件下振蕩發酵培養10 15天；
(5) 、將步驟(4)所得到的發酵液經色素提出工藝濃縮、提純。
5. 所述的生產生物色素的方法，其特征在于(1)中的菌種培養液采用馬鈴薯、蔗糖或葡萄 糖(PS)液體培養基。
6. 所述的生產生物色素的方法，其特征在于(2)采用能夠生產生物色素的紅曲霉菌。
7. 所述的生產生物色素的方法，其特征在于(1)中采用HC1或H2S04、 NaOH或生石灰進 行pH值調節。
本發明利用味精廢水制備發酵培養基，繼而利用紅曲霉菌發酵生產生物色素，將味精廢 水的處理和廢水中的利資源的應用有效結合，其廢水處理率高，處理成本低。而且，發酵生 產的生物色素，具有生產成本低、產量高、生產過程中無"三廢"，經濟效益高等優點。
實例
種子培養基的配制味精廢水100ml、水600ml、葡萄糖21g、 KH2PO40.5g，滅菌前調 節pH值至7.0。
所用的發酵培養基的配制味精廢水2L、水12L、葡萄糖420 g、 KH2PO410g、 CaC03 15g、 KC112g等無機鹽、維生素C2.5g、 ZnS041.5g、 FeCl3 1.5g，滅菌前調節pH值至6.9 7.1 。
種子培養將紅曲霉菌(monascus pu卬ureus)接種到種子培養基中，置100 120rpm、 28。C恒溫搖床振蕩培養4天，做為一級種子菌。同理將一級種子菌按"一級種子菌:菌種培養 液=1:10"的比例進行擴大培養，作為大規模培養的接種菌種。
發酵培養將上述發酵培養基裝罐到30L的發酵罐中、滅菌、接種、在28"C恒溫、120 150rpm轉速，及在通氣條件下振蕩發酵培養10 15天，過濾、濃縮、提純所生產的生物色 素。
權利要求
1. 一種利用味精廢水制備發酵培養基的方法，其特征在于采用味精廢水為基料，按味精廢水與水體積比為1:5～7進行稀釋，調節pH值至6.5～7.5，然后按下列重量/體積的組分進行配制葡萄糖或蔗糖2.0％～4.0％(g/ml)、KH2PO40.05％～0.1％(g/ml)以及常用和常規的無機鹽、微量元素。
2. 根據權利要求1所述的利用味精廢水制備發酵培養基的方法，其特征在于所述的無機鹽為 CaC03、 KC1，添加量為O.l % 0.2 %(g/ml);所述的微量元素為維生素C、 ZnS04、 FeCl3， 添加量為0.02 % 0.05 %(g/ml)。
3. 根據權利要求1所述的利用味精廢水制備發酵培養基的方法，其特征在于采用HC1或 H2S04、 NaOH或生石灰進行pH值調節。
4. 根據權利要求l所述的利用味精廢水制備發酵培養基生產生物色素的方法，其特征在于(1) 菌種培養液制備以味精廢水為基料，按味精廢水與水體積比為l:5 7進行稀釋， 調節pH值至6.9 7.1，然后按下列重量/體積的組分進行配制葡萄糖或蔗糖2.0 % 4.0 %(g/ml)、 KH2PO40.05 % 0.1 %(g/ml)，在121。C高溫、高壓下滅菌20mim,冷卻備用；(2) 種子培養:在(l)步驟所得到的培養液中接種經PSA培養所得到的紅曲霉菌(monascus purpureus)，置100 120卬m、 27 30'C恒溫搖床振蕩培養3 5天，做為一級種子菌；(3) 種子擴大培養:按(2)步驟，將得到的一級種子菌與菌種培養液的比例為1:10進行 擴大培養，作為大規模培養的接種菌種；(4) 發酵培養按發酵罐容器的30% 50%容積進行發酵培養基的裝罐，再滅菌，接種 步驟(3)中的菌種，在28。C恒溫、120 150rpm轉速，振蕩發酵培養10 15天；(5) 將步驟(4)所得到的發酵液經色素提出工藝濃縮、提純。
5. 根據權利要求4所述的生產生物色素的方法，其特征在于(1)中的菌種培養液采用馬鈴 薯、蔗糖或葡萄糖(PS)液體培養基。
6. 根據權利要求4所述的生產生物色素的方法，其特征在于(2)采用能夠生產生物色素的 紅曲霉菌。
7. 根據權利要求4所述的生產生物色素的方法，其特征在于(1)中采用HC1或H2S04、 NaOH 或生石灰進行pH值調節。
全文摘要
本發明屬于有機廢水處理技術領域，具體涉及一種利用味精廢水制備發酵培養基及生產生物色素的方法，利用味精廢水制備發酵培養基，以紅曲霉菌為菌種，在28℃恒溫、120～150rpm轉速，及在通氣條件下振蕩發酵培養10～15天，過濾、濃縮、提純所生產的生物色素；利用味精廢水制備發酵培養基，繼而利用紅曲霉菌發酵生產生物色素，將味精廢水的處理和廢水中的利資源的應用有效結合，其廢水處理率高，處理成本低。而且，發酵生產的生物色素，具有生產成本低、產量高、生產過程中無“三廢”，經濟效益高等優點。
文檔編號C12P1/02GK101463364SQ200910042440
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月8日 優先權日2009年1月8日
發明者何農躍, 飛 劉, 張鳳琴, 李小龍, 胡舜欽 申請人:張鳳琴;李小龍