專利名稱：一種氨基酸發酵菌體利用方法
技術領域：
本發明屬于氨基酸生產技術領域，涉及一種氨基酸發酵菌體利用方法，具體為一種利用復合酶制劑對谷氨酸發酵菌體進行酶解制備酶解蛋白膏、蛋白粉的方法。
背景技術：
谷氨酸菌體是發酵法生產味精過程中的副產品，是谷氨酸生產菌生成谷氨酸經提取精制味精后的廢棄菌體，它是一種單細胞蛋白，含有豐富的蛋白質，對干燥后菌體蛋白的化學成分進行分析發現谷氨酸菌體中蛋白質的含量高達85. 8%總氨基酸含量為78. 77%,高于目前蛋白酶解物常用的原料豆柏、酵母等。其氨基酸種類和配比都比較齊全，并且含有豐富的維生素、核酸、多糖等其他營養物質。在谷氨酸生產過程中，目前工藝方法多數工廠未及時處理而直接將其排走，既污 染了環境，又造成極大的浪費；還有些廠家將谷氨酸發酵菌體在發酵結束后進行等電，經離交柱將廢液中殘余的谷氨酸吸附后，剩余廢水加入定量的絮凝劑進行菌體蛋白的絮凝沉淀，經板框過濾后得到菌體蛋白，干燥后作為飼料。此種飼料是經絮凝劑沉淀工藝而得到的，由于大分子絮凝劑的引入造成飼料的營養價值大幅度下降，導致其利用價值降低，影響企業效益。近年來由于菌體回收技術的發展部分菌體被回收利用，據報道日本及其美國消費的調味品中，蛋白質酶解物因其豐富的氨基酸含量和較高的營養價值，實測消費量已相當于超過味精的消費量。在我國，這方面的消費目前不是很多，由于技術不成熟使得回收成本較高，但隨著人們生活水平的提高，蛋白質酶解物將會有廣闊的市場。目前對谷氨酸菌體蛋白進行酶解的方法主要有化學學和酶法。化學方法雖然簡單，但反應要求條件高，污染嚴重，因而很受限制；酶法酶解是利用蛋白酶酶解蛋白質，反應條件溫和，能耗低，副反應少，應用較為廣泛。因此，研究一種系統的對谷氨酸菌體蛋白酶解利用，以減少廢水污染、降低由于絮凝劑的引入導致菌體蛋白營養價值下降是本領域亟需解決的技術問題。
發明內容
發明人經過一系列研究開發了一種谷氨酸發酵菌體的利用方法，該方法采用了發酵液等電前通過碟片分離機分離發酵液中的菌體蛋白，將上述菌體蛋白漿液加入適量復合酶制劑使菌體蛋白酶解。該酶解液經高速碟片粉機分離去除細胞壁，所得澄清酶解液經低溫濃縮后制成酶解菌體蛋白膏，或經過噴漿造粒流化床干燥機、噴霧造粒干燥機等進行干燥后，制成酶解菌體蛋白粉。該方法大幅度提高了菌體蛋白利用價值，從而使其由廉價飼料轉變為高附加值酵母膏、酵母粉替代物，該產品由于含有大量各類人體和動物必須氨基酸，因而可以作為復合氨基酸飼料預混料原料，使其變廢為寶。利用高速碟片分離去除菌體及不溶物，經過分離之后的谷氨酸料液經過多效板式蒸發器低溫蒸發濃縮，產生的二次蒸汽冷凝水，用于谷氨酸發酵配料，蒸發后的谷氨酸濃縮液通過連續等電提取谷氨酸，上清液通過離交柱吸附谷氨酸，解析的谷氨酸去等電再次提取，高濃廢水去肥料車間生產肥料，重相(菌體蛋白)通過板框壓榨后造粒，通過流化床干燥生產高蛋白飼料。上述酶解菌體蛋白膏或蛋白粉由于富含大量人體及動物所必需氨基酸，可以其作為復合氨基酸原料，并適當添加部分賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸等飼料氨基酸制成復合氨基酸飼料預混劑,大幅度降低該產品成本。為實現上述目的，本發明一種谷氨酸發酵菌體利用方法的具體操作步驟為(I)谷氨酸發酵菌液利用高速碟片分離機將發酵液中的谷氨酸料液和菌體蛋白進行分離，高速碟片機分離菌體的轉速為4000 5000r/min，通過以上條件，將谷氨酸料液和菌體蛋白分離。(2)將分離得到菌體蛋白用水稀釋到干基含量5% 10%后使用復合酶對其進行酶解，得到酶解液，酶解條件為 溫度55°C，pH6. 5，時間6h，其中復合酶為溶菌酶、酸性蛋 白酶、β-葡聚糖酶，三者比例為溶菌酶酸性蛋白酶葡聚糖酶為2 5 1，復合酶添加量(酶和菌體蛋白(底物)干重的重量比)為5-7% ；(3)對上述酶解液采用碟片分離機分離去除細胞壁，所得上清液經多效板式蒸發器低溫蒸發，所述蒸發器一效進料溫度< 80°C，末效出料溫度< 45°C，所得膏狀物干基含量> 65%,將上述膏狀物直接包裝制成市售酵母膏替代產品酶解菌體蛋白膏,或者將上述膏狀物經噴漿造粒流化床或噴霧造粒干燥制成粉狀或顆粒狀物料，經包裝后制成市售酵母粉替代物酶解菌體蛋白粉。上述酶解物經測定氨基酸含量，并適量加入部分飼料氨基酸調整配方后，可制成復合氨基酸飼料預混料。本發明首先使用高速碟片分離機將發酵液中的谷氨酸料液和菌體蛋白進行分離，去除發酵菌體，高速碟片機分離菌體的轉速為4000 5000r/min，通過以上條件，高效便捷地將谷氨酸料液和菌體蛋白分離，該使用高速碟片分離機為申請人首創，碟片式分離機是沉降式離心機中的一種，用于分離難分離的物料，其對菌體蛋白的提取率達到97%以上，較之現有技術中的膜過濾技術具有成本低，操作便捷的優點，更適于大規模工業化生產。本申請無需加入絮凝劑等化學試劑，避免了絮凝劑單體存在的飼料安全隱患，所得菌體蛋白容易酶解，提高了產品質量，此方法工藝簡單，可廣泛用于谷氨酸及其它氨基酸發酵菌體蛋白的提取。本發明人通過創造性勞動及多因子實驗對酶解反應的酶解體系、添加量、PH、溫度等進行大量實驗，得出最佳的酶解反應參數體系，從大量酶解蛋白酶中確定最佳復合酶組合為溶菌酶、酸性蛋白酶、葡聚糖酶，且確定了其最佳添加比例，該組合酶酶解反應條件溫和，酶解液營養保持完整，更能協作互應，提高反應效率及轉化率；酶反應結果隨PH值的改變而發生顯著的變化，每個酶促反應均存均存在一個最適宜作用pH值,在低于最適pH值時，蛋白質酶解率隨pH值的增大而增大，當達到最適pH值后，隨pH值的增大，酶解率反而下降。本發明確定復合酶的最佳酶解PH為6. 5 ;酶量的增大會提高酶對底物的作用能力，由此可引起酶解率的提高，當酶加量增大到一定數值時，蛋白質分子對酶的需求量達到飽和，酶不再是提高蛋白質酶解率的限制性因素，所以酶解率隨著酶加量的增大變得平緩，進一步增大，其酶解率反而下降，本研究確定最佳復合酶添加量為5-7% ;酶促反應對溫度也極為敏感，在保持酶活力的情況下，蛋白質酶解率隨溫度升高而升高，達最高峰后，繼續升高溫度，酶活力開始減小，酶解速度迅速下降，蛋白質酶解率隨之下降。本研究確定最佳反應溫度為55°C ；本發明在與現有生產工藝無需加入絮凝劑等化學試劑，避免了絮凝劑單體存在的飼料安全隱患，其制備的蛋白膏可直接包裝制成市售酵母膏替代產品，所得酶解蛋白膏作為氮源替代市售酵母粉，進行蘇氨酸發酵試驗，連續5罐平均發酵參數分別為用酶解蛋白膏作為氮源的發酵液產酸13%，發酵周期28h，發酵糖酸轉化率68%。用市售酵母粉作為氮源的發酵液產酸14%，發酵周期28h，發酵糖酸轉化率67%。通過上述比較本發明所制產品用于蘇氨酸發酵完全可替代市售酵母粉產品，從而大幅度降低蘇氨酸發酵成本。本發明整個工藝過程操作簡便，生產成本較低，經濟效益顯著，十分適合于工業化生產。
具體實施方式
實施例I(I)首先將谷氨酸發酵液10立方，通過碟片分離機對發酵菌體進行分離，高速碟片機分離菌體的轉速為4000 5000r/min，通過以上條件，將谷氨酸料液和菌體蛋白分離，得菌體蛋白6500kg。(2)將上述菌體蛋白加入攪拌反應器，并加入適量溫水調勻，調整固含量8%，調整酶解反應溫度55°C，加少許硫酸調整pH6. 5，分別加入溶菌酶10kg/m3，酸性蛋白酶25Kg/m3，β -葡聚糖酶5Kg/m3，緩慢攪拌酶解時間為6小時，用氨基酸分析儀測定酶解液各類氨基
酸含量。(3)對上述酶解液采用碟片分離機分離去除細胞壁，所得上清液經三效板式蒸發器低溫蒸發，所述蒸發器一效進料溫度78V，末效出料溫度43°C，所得膏狀物直接裝桶制成酶解蛋白膏，所得蛋白膏產品4000kg。或者將上述膏狀物經噴漿造粒流化床或噴霧造粒干燥制成粉狀或顆粒狀物料，經包裝后制成市售酵母粉替代物酶解菌體蛋白粉。實施例2將實施例I所得酶解菌體蛋白膏經通過噴漿造粒流化床干燥，得到的成品包裝制成酶解菌體蛋白粉，噴漿造粒流化床熱風溫度130°C。實施例3用實施例I所得酶解蛋白膏作為氮源替代市售酵母粉，進行蘇氨酸發酵試驗，連續5罐平均發酵參數分別為用實施例I制備的酶解蛋白膏作為氮源的發酵液產酸13%，發酵周期28h，發酵糖酸轉化率68%。用市售酵母粉作為氮源的發酵液產酸14%，發酵周期28h，發酵糖酸轉化率67%。
通過上述比較本發明所制產品用于蘇氨酸發酵完全可替代市售酵母粉產品，從而大幅度降低蘇氨酸發酵成本。實施例4用實施例2制備的酶解蛋白粉替代標準YH)培養基中的酵母粉，其余成分不變，在相同條件下培養釀酒酵母和畢赤酵母，通過比較細胞的生長情況評價產品的培養效果。
權利要求
1.一種谷氨酸發酵菌體利用方法，其特征在于具體操作步驟如下 (1)利用高速碟片分離機將谷氨酸發酵菌液中的谷氨酸料液和菌體蛋白進行分離，高速碟片機分離菌體的轉速為4000 5000r/min，通過以上條件，將谷氨酸料液和菌體蛋白分離。
(2)將分離得到菌體蛋白用水稀釋到固含量5% 10%后使用復合酶對其進行酶解，得到酶解液，酶解條件為 溫度55°C，pH6. 5，時間6h，其中復合酶為溶菌酶、酸性蛋白酶、β-葡聚糖酶，三者比例為溶菌酶酸性蛋白酶葡聚糖酶為2 5 1，復合酶添加量為5-7% ； (3)對上述酶解液采用碟片分離機分離去除細胞壁，所得上清液經三效板式蒸發器低溫蒸發，所述蒸發器一效進料溫度< 80°C，末效出料溫度< 45°C，所得膏狀物干基含量達65 %，直接包裝制得酶解菌體蛋白膏。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，步驟(2)中固含量為8%，步驟(3)中一效進料溫度78 °C，末效出料溫度43 °C。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，步驟(3)中蛋白膏經流化床噴漿造粒或噴霧造粒干燥制成粉狀或顆粒狀物料。
4.權利要求I所述酶解菌體蛋白膏用于替代酵母膏的應用。
5.權利要求I或2所述酶解菌體蛋白膏和權利要求3所述粉狀或顆粒狀物料作為氨基酸飼料預混劑原料的應用。
全文摘要
本發明提出一種氨基酸發酵菌體利用方法，屬于氨基酸生產技術領域。以谷氨酸發酵為例，采用發酵液等電前通過碟片分離機分離發酵液中的菌體蛋白，將上述菌體蛋白漿液加入適量復合酶使菌體破壁酶解。該酶解液經高速碟片分離機分離去除細胞壁，所得澄清酶解液經低溫濃縮后制成酶解菌體蛋白膏，或經過噴漿造粒流化床干燥機、噴霧造粒干燥機等進行干燥后，制成酶解菌體蛋白粉。該方法大幅度提高了菌體蛋白利用價值，從而使其由廉價飼料轉變為高附加值酵母膏、酵母粉替代物，用于發酵配料的使用及其它領域，整個過程對資源進行充分利用，達到了節能減耗的目的，具有廣闊的應用前景。
文檔編號C12P21/06GK102719510SQ201210211399
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月26日 優先權日2012年6月26日
發明者馮珍泉, 唐永強, 徐進釗, 李樹標, 汲廣習, 董吉子, 馬仕敏 申請人:呼倫貝爾東北阜豐生物科技有限公司