技術領域：
本發(fā)明屬于氨基酸生產(chǎn)領域，具體涉及利用發(fā)酵廢棄菌體和農(nóng)業(yè)廢棄物聯(lián)合制備聚谷氨酸的方法。
背景技術：
：聚谷氨酸(簡稱為γ-PGA或PGA)是谷氨酸單體以γ-位上的酰胺鍵聚合而形成的同質(zhì)多肽。它具有水溶性，可生物降解，不含毒性，可廣泛應用于食品工業(yè)、化妝品、保健、水處理、廢水處理、衛(wèi)生用品、醫(yī)療等領域，例如可以用作為增稠劑、冷凍保護劑、緩釋劑、藥物載體、生物粘合劑、保濕劑、生物可降解纖維、高吸水性樹脂、生物絮凝劑和重金屬離子吸收劑等?，F(xiàn)有技術研究γ-聚谷氨酸發(fā)酵工藝主要集中在菌株改進，對于發(fā)酵培養(yǎng)基的改進較為罕見。開發(fā)成本低廉，而且產(chǎn)酸量高的培養(yǎng)基，最大限度地降低企業(yè)成本是我們研究的方向?；谏鲜黾夹g問題，發(fā)展先進的酶法和化學法的水解新技術，制備高產(chǎn)率的碳源與可利用性氮源極有可能取得突破性進展。玉米是北方地區(qū)種植的主要糧食作物，玉米秸稈作為農(nóng)業(yè)廢棄物，一般簡單粉碎處理或者燃燒處理，既不能充分利用，也容易造成環(huán)境污染。研究顯示，玉米秸稈含有30%以上的碳水化合物、2%-4%的蛋白質(zhì)和05%-1%的脂肪，既可青貯，也可直接飼喂。就食草動物而言，2kg的玉米秸稈增重凈能相當于1kg的玉米籽粒，特別是經(jīng)青貯、黃貯、氨化及糖化等處理后，可提高利用率，效益將爭更可觀。據(jù)研究分析，玉米秸稈中所含的消化能為2235.8kJ/kg，且營養(yǎng)豐富，總能量與牧草相當。我們需要對玉米秸稈進行精細加工處理，使其具有良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術發(fā)酵培養(yǎng)基成本高的缺陷，提供了利用發(fā)酵廢棄菌體和農(nóng)業(yè)廢棄物聯(lián)合制備聚谷氨酸的方法。本發(fā)明是通過如下技術方案來實現(xiàn)的：利用發(fā)酵廢棄菌體和農(nóng)業(yè)廢棄物聯(lián)合制備聚谷氨酸的方法，其包括如下步驟：步驟1）水解發(fā)酵廢棄菌體，步驟2）濃縮母液，步驟3）取發(fā)酵培養(yǎng)基原料，步驟4）制備發(fā)酵培養(yǎng)基，步驟5）發(fā)酵制備聚谷氨酸。具體地，所述方法包括如下步驟：步驟1）水解發(fā)酵廢棄菌體：利用微生物發(fā)酵制得谷氨酸發(fā)酵液，過濾收集發(fā)酵廢棄菌體，濾液用于提取谷氨酸，提取谷氨酸后的母液備用；將發(fā)酵廢棄菌體烘干，粉碎機粉碎成粉末狀，然后置于反應罐中,加入5mol/L的鹽酸，以沒過原料為準，在60℃溫度下攪拌水解24小時，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/min，反應終止后用氨水中和殘余鹽酸，控制溶液的pH為7.0，即得水解液；步驟2）濃縮母液：將步驟1）所得母液濃縮至谷氨酸含量為12g/L的濃縮液；步驟3）取發(fā)酵培養(yǎng)基原料：按照重量百分比取各原料備用，其中：玉米秸稈水解液12%，步驟1）的水解液10%，葡萄糖4%，米糠提取物1%，貝殼粉0.02%，硫酸鎂0.02%，磷酸二氫鉀0.01%，其余為步驟2）所得濃縮液；步驟4）制備發(fā)酵培養(yǎng)基：將玉米秸稈水解液，水解液，葡萄糖，米糠提取物，貝殼粉，硫酸鎂以及磷酸二氫鉀依次添加到濃縮液中，攪拌均勻，然后在溫度108-110℃、維持時間15分鐘進行滅菌處理，再降溫至30℃，制得發(fā)酵培養(yǎng)基；步驟5）發(fā)酵制備聚谷氨酸：培養(yǎng)枯草芽孢桿菌(Bacillussubtillis)CGMCCNo.2108獲得種子液，然后按照8％的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，連續(xù)發(fā)酵42小時，得到聚谷氨酸發(fā)酵液。所述玉米秸稈水解液按照如下工藝制備而得：將玉米秸稈投入到粉碎機中粉碎，過100目篩，然后添加兩倍重量的濃度為5M的鹽酸，200rpm攪拌水解6小時，最后添加氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH為6.9-7.1，即得。所述米糠提取物按照如下工藝制備而得：將米糠鋪成1cm厚度的平層，然后紫外線照射8min，紫外線強度為1000uw/cm2，再投入到容器中，添加兩倍重量的水浸泡1小時，隨后添加占米糠1%重量份的α-淀粉酶，升溫至70℃，保持70℃水解1小時，然后100℃滅酶，最后將酶解液濃縮至膏狀，即得。本發(fā)明取得的有益效果主要包括：本發(fā)明直接水解廢棄的菌體作為發(fā)酵原料，提供了豐富的氯化銨以及氨基酸氮源，可作為微生物發(fā)酵養(yǎng)料。對玉米秸稈廢棄物進行了粉碎和水解處理，使得氮、磷、鉀、鈣、鎂以及纖維素多糖等得到有效利用；米糠屬于農(nóng)業(yè)廢棄物，其含有大量的蛋白質(zhì)，脂肪，糖以及維生素等，但是菌株利用率較低，通過生化處理后，提高了各養(yǎng)分的浸出率，菌株利用率大大提高；利用谷氨酸生產(chǎn)結(jié)晶母液（含少量谷氨酸和大量銨鹽）建立不外加谷氨酸的聚谷氨酸生產(chǎn)新工藝，既降低生產(chǎn)成本，又能提高谷氨酸發(fā)酵與聚谷氨酸聯(lián)產(chǎn)的總體生產(chǎn)效率；通過水解廢棄菌體蛋白和利用結(jié)晶母液，開辟了聚谷氨酸生產(chǎn)廉價氮源提高的新策略，并結(jié)合玉米秸稈水解液等農(nóng)業(yè)廢棄物的聯(lián)合應用，開創(chuàng)了一條利用非糧和廢棄生物量水解的碳氮源生產(chǎn)聚氨基酸的創(chuàng)新技術，大大降低了成本，提高了企業(yè)利潤。具體實施方式以下將采用具體的實施例來對本發(fā)明作進一步的解釋，但是不應當看作是對本發(fā)明創(chuàng)新精神的限制。實施例1利用發(fā)酵廢棄菌體和農(nóng)業(yè)廢棄物聯(lián)合制備聚谷氨酸的方法，其包括如下步驟：步驟1）水解發(fā)酵廢棄菌體：利用微生物發(fā)酵制得谷氨酸發(fā)酵液，過濾收集發(fā)酵廢棄菌體，濾液用于提取谷氨酸，提取谷氨酸后的母液備用；將發(fā)酵廢棄菌體烘干，粉碎機粉碎成粉末狀，然后置于反應罐中,加入5mol/L的鹽酸，以沒過原料為準，在60℃溫度下攪拌水解24小時，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/min，反應終止后用氨水中和殘余鹽酸，控制溶液的pH為7.0，即得水解液；步驟2）濃縮母液：將步驟1）所得母液濃縮至谷氨酸含量為12g/L的濃縮液；步驟3）取發(fā)酵培養(yǎng)基原料：按照重量百分比取各原料備用，其中：玉米秸稈水解液12%，步驟1）的水解液10%，葡萄糖4%，米糠提取物1%，貝殼粉0.02%，硫酸鎂0.02%，磷酸二氫鉀0.01%，其余為步驟2）所得濃縮液；步驟4）制備發(fā)酵培養(yǎng)基：將玉米秸稈水解液，步驟1）的水解液，葡萄糖，米糠提取物，貝殼粉，硫酸鎂以及磷酸二氫鉀依次添加到濃縮液中，攪拌均勻，然后在溫度108-110℃、維持時間15分鐘進行滅菌處理，再降溫至30℃，制得發(fā)酵培養(yǎng)基；步驟5）發(fā)酵制備聚谷氨酸：按照常規(guī)培養(yǎng)枯草芽孢桿菌(Bacillussubtillis)CGMCCNo.2108（可見CN101109010A）獲得種子液，然后按照8％（體積比）的接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，連續(xù)發(fā)酵42小時，得到γ-聚谷氨酸發(fā)酵液；發(fā)酵過程中的溫度控制在30℃，pH控制在7.0，控制葡萄糖濃度不低于20g/L。所述玉米秸稈水解液按照如下工藝制備而得：將玉米秸稈投入到粉碎機中粉碎，過100目篩，然后添加兩倍重量的濃度為5M的鹽酸，200rpm攪拌水解6小時，最后添加氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH為6.9-7.1，即得；所述米糠提取物按照如下工藝制備而得：將米糠鋪成1cm厚度的平層，然后紫外線照射8min，紫外線強度為1000uw/cm2，再投入到容器中，添加兩倍重量的水浸泡1小時，隨后添加占米糠1%重量份的α-淀粉酶（36U/mg，Sigma公司），升溫至70℃，保持70℃水解1小時，然后100℃滅酶，最后將酶解液濃縮至膏狀，即得；所述貝殼粉的粒徑為100目。實施例2實施例2采用發(fā)酵培養(yǎng)基為：葡萄糖30g/L、玉米漿20g/L、酵母膏10g/L、谷氨酸鈉25g/L、硫酸銨6g/L、磷酸二氫鉀0.2g/L、七水硫酸鎂0.1g/L、硫酸亞鐵0.1mg/L；其他工藝同實施例1。實施例3本發(fā)明實施例1-2發(fā)酵液中的聚谷氨酸產(chǎn)量（紫外分光光度法檢測），具體結(jié)果見表1：表1組別聚谷氨酸產(chǎn)量（g/L）實施例133.7實施例231.9結(jié)論：本發(fā)明實施例1組和實施例2產(chǎn)酸量相差不大，本發(fā)明實施例1組略高；通過成本核驗本發(fā)明實施例1的發(fā)酵培養(yǎng)基成本僅占實施例2培養(yǎng)基成本的40%左右，并且實現(xiàn)了變廢為寶，節(jié)約了企業(yè)投入，提高了企業(yè)凈收入。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導出或聯(lián)想到的所有變形，均應認為是本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁1 2 3