本發(fā)明屬于生物發(fā)酵工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種利用玉米漿水解液替代部分豆粕水解液的溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

溫敏型谷氨酸發(fā)酵原料需要豐富的有機(jī)氮源，為菌體生長(zhǎng)繁殖及代謝產(chǎn)酸提供所必需的各種氨基酸及有機(jī)氮，使菌體生長(zhǎng)健壯，活力增強(qiáng)，大量積累谷氨酸。豆粕水解液是溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝中常用的有機(jī)氮源，其價(jià)格相對(duì)較高，使原材料成本偏高。

玉米漿是生產(chǎn)玉米淀粉的副產(chǎn)物。玉米漿中含有豐富的可溶性蛋白、生長(zhǎng)因子和一些前體物質(zhì)，含大約40％～50％干物質(zhì)。玉米漿是微生物生長(zhǎng)繁殖普遍需要的有機(jī)氮源，因此在發(fā)酵行業(yè)中廣泛應(yīng)用于培養(yǎng)基配制。由于玉米漿中大部分氨基酸以大分子的蛋白形式存在，不能為微生物直接利用，為滿足發(fā)酵的營(yíng)養(yǎng)需求，需要添加大量的玉米漿。隨著玉米漿用量加大，發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生較多泡沫，發(fā)酵罐容的有效利用率隨之降低，另外玉米漿中不溶性顆粒及部分不易高溫殺滅的微生物芽孢隨之增多，發(fā)酵染菌風(fēng)險(xiǎn)增大。

溫敏型谷氨酸發(fā)酵工藝營(yíng)養(yǎng)需求大，而且溫敏型菌株對(duì)雜菌敏感。如果能將玉米漿水解后作為發(fā)酵原料，既能消除一些生產(chǎn)中的不利因素，又可以充分利用自身的原料優(yōu)勢(shì)，降低成本，增加企業(yè)效益。

通過檢索，發(fā)現(xiàn)如下兩篇與本專利申請(qǐng)相關(guān)的專利公開文獻(xiàn)：

1.玉米漿酶解液用于微生物油脂發(fā)酵的生產(chǎn)方法(CN103642857A)，本發(fā)明的目的在于提供玉米漿酶解液代替玉米漿，用于微生物油脂發(fā)酵生產(chǎn)，以滿足市場(chǎng)的需要。采用植酸酶和酸性蛋白酶對(duì)玉米漿進(jìn)行酶解后離心得到的酶解液代替玉米漿作為培養(yǎng)基，有效降低了染菌風(fēng)險(xiǎn)，酶解液中無(wú)機(jī)磷/總磷含量為75-90％，微生物生物利用度提高，降低生產(chǎn)成本，且在微生物油脂發(fā)酵中，有利于不飽和脂肪酸快速積累，縮短發(fā)酵周期，降低微生物發(fā)酵成本。

2.一種玉米漿水解液的制備方法(CN103014085A)，本發(fā)明涉及氨基酸發(fā)酵領(lǐng)域，具體涉及一種玉米漿水解液的制備方法。該方法取波美度為12～25°的玉米漿與硫酸的水溶液混合獲得第一溶液，取第一溶液水解即得，以g/mL計(jì)，硫酸與第一溶液的質(zhì)量體積比為8～15:100。采用本發(fā)明提供的制備方法制備的玉米漿水解液用于氨基酸發(fā)酵，發(fā)酵液幾乎沒有染菌，而使用傳統(tǒng)方法制備的玉米漿，氨基酸發(fā)酵液出現(xiàn)不同程度的染菌情況，染菌率高達(dá)60％。同時(shí)，采用本發(fā)明所述制備方法制備的玉米漿用于氨基酸發(fā)酵，其氨基酸產(chǎn)酸水平與采用傳統(tǒng)方法制備的玉米漿發(fā)酵的產(chǎn)酸水平相比有明顯提高。

通過對(duì)比，本發(fā)明專利申請(qǐng)與上述專利公開文獻(xiàn)存在本質(zhì)的不同。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種利用玉米漿水解液替代部分豆粕水解液的溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法能穩(wěn)定溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)水平，降低生產(chǎn)中的原材料成本。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種利用玉米漿水解液替代部分豆粕水解液的溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法，發(fā)酵過程中使用玉米漿水解液代替溫敏型谷氨酸發(fā)酵工藝中的部分豆粕水解液制備發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸。

而且，所述玉米漿水解液代替50％的豆粕水解液制備發(fā)酵培養(yǎng)基。

而且，所述發(fā)酵培養(yǎng)基的原料配比如下：

淀粉水解糖40～60g/L；玉米漿20～30ml/L；玉米漿水解液20～40g/L；豆粕水解液5～10g/L；糖蜜5～15ml/L；磷酸氫二鈉7～9g/L；氯化鉀2～4g/L；硫酸鎂1.4～1.6g/L；消泡劑0.1～0.3ml/L，pH為6.9～7.1，121℃滅菌20分鐘。

而且，所述玉米漿水解液的制備方法如下：玉米漿采用酸法水解，水解條件為：取新鮮玉米漿，加入0.1～0.2倍質(zhì)量的硫酸，水解溫度為100～120℃，水解時(shí)間為10～20小時(shí)，即得水解液總氮含量為3～4g/100mL、氨基態(tài)氮含量為1.5～3g/100mL的玉米漿水解液。

而且，所述糖蜜為甜菜糖蜜。

而且，所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。

而且，具體步驟如下：

按15％的接種量將溫敏型谷氨酸菌的種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，采用連續(xù)流加無(wú)機(jī)氮源的方式補(bǔ)充氮源并控制發(fā)酵液的pH在6.8～7.2；同時(shí)，根據(jù)需要流加適量泡敵至泡沫消失，流加質(zhì)量濃度為500～800g/L的葡萄糖溶液將殘?zhí)强刂圃谫|(zhì)量分?jǐn)?shù)為10g/L，發(fā)酵培養(yǎng)至28～32小時(shí)后發(fā)酵結(jié)束，即發(fā)酵得谷氨酸；

其中，所述葡萄糖溶液經(jīng)115℃滅菌20分鐘。

而且，所述無(wú)機(jī)氮源為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28％的氨水或液氨。

而且，所述葡萄糖溶液的質(zhì)量濃度為600g/L。

本發(fā)明取得的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1、本發(fā)明提供了一種以玉米漿為原料，經(jīng)水解后替代部分豆粕水解液制備溫敏型谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基的方法，生產(chǎn)指標(biāo)與正常發(fā)酵基本一致，該原材料來自淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)物，所以成本低廉，該方法在保證生產(chǎn)穩(wěn)定的同時(shí)，可有效降低谷氨酸的綜合生產(chǎn)成本，直接提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，適于在生產(chǎn)中全面推廣。

2、本方法減少了發(fā)酵培養(yǎng)基中直接添加玉米漿的量，發(fā)酵過程中的泡沫減小，不僅節(jié)省了消泡劑用量，還提高了罐容有效利用率。同時(shí)為后續(xù)提取減輕了負(fù)擔(dān)。

3、本方法在玉米漿水解過程中，會(huì)殺滅其中的雜菌及芽孢，可避免因原料滅菌不徹底導(dǎo)致的染菌風(fēng)險(xiǎn)。

4、本方法整個(gè)工藝過程操作簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)效益顯著，十分適合工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

下述實(shí)施實(shí)例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說明，均為常規(guī)方法；所使用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

本發(fā)明在發(fā)酵過程中使用玉米漿水解液替代部分豆粕水解液制備發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸。采用本發(fā)明所述的玉米漿水解液替代部分豆粕水解液制備培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的操作方法和工藝控制條件，若不特別說明，均與完全采用豆粕水解液的培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)溫敏型谷氨酸菌種發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的公知操作方法和工藝控制條件一致。

實(shí)施例1

一種利用玉米漿水解液替代部分豆粕水解液的溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法，發(fā)酵過程中使用玉米漿水解液代替溫敏型谷氨酸發(fā)酵工藝中的部分豆粕水解液制備發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸；具體步驟如下：

(1)所使用的微生物菌株為溫敏型谷氨酸菌。

(2)發(fā)酵培養(yǎng)基：淀粉水解糖40g/L；玉米漿30ml/L；玉米漿水解液20g/L；

豆粕水解液5g/L；糖蜜5ml/L；磷酸氫二鈉7g/L；氯化鉀2g/L；硫酸鎂1.4g/L；消泡劑0.1ml/L。pH為6.9～7.1，121℃滅菌20分鐘。

(3)補(bǔ)加糖液：補(bǔ)加糖液為葡萄糖的質(zhì)量濃度為600g/L的葡萄糖液，115℃滅菌20分鐘。

(4)按15％的接種量將種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基，采用連續(xù)流加質(zhì)量分?jǐn)?shù)28％的氨水的方式補(bǔ)充氮源并控制發(fā)酵液的pH在6.8～7.2；根據(jù)需要流加適量泡敵至泡沫消失，流加質(zhì)量濃度為600g/L的葡萄糖溶液將殘?zhí)强刂圃谫|(zhì)量分?jǐn)?shù)為10g/L，發(fā)酵培養(yǎng)至28小時(shí)后發(fā)酵結(jié)束，即發(fā)酵得谷氨酸。

經(jīng)檢測(cè)，發(fā)酵產(chǎn)谷氨酸水平為176g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為67％。

實(shí)施例2

一種利用玉米漿水解液替代部分豆粕水解液的溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法，發(fā)酵過程中使用玉米漿水解液代替溫敏型谷氨酸發(fā)酵工藝中的部分豆粕水解液制備發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸；具體步驟如下：

(1)所使用的微生物菌株為溫敏型谷氨酸菌。

(2)發(fā)酵培養(yǎng)基：淀粉水解糖50g/L；玉米漿30ml/L；玉米漿水解液30g/L；

豆粕水解液10g/L；糖蜜10ml/L；磷酸氫二鈉8g/L；氯化鉀3g/L；硫酸鎂1.5g/L；消泡劑0.2ml/L。pH為6.9～7.1，121℃滅菌20分鐘；

所述玉米漿水解液的制備方法如下：玉米漿采用酸法水解，水解條件為：取新鮮玉米漿，加入0.1～0.2倍質(zhì)量的硫酸，水解溫度為100～120℃，水解時(shí)間為10～20小時(shí)，即得水解液總氮含量為3～4g/100mL、氨基態(tài)氮含量為1.5～3g/100mL的玉米漿水解液。

所述糖蜜為甜菜糖蜜。

所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。

(3)補(bǔ)加糖液：補(bǔ)加糖液為葡萄糖的質(zhì)量濃度為700g/L的葡萄糖液，115℃滅菌20分鐘。

(4)按15％的接種量將種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基，采用連續(xù)流加質(zhì)量分?jǐn)?shù)28％的液氨的方式補(bǔ)充氮源并控制發(fā)酵液的pH在6.8～7.2；根據(jù)需要流加適量泡敵至泡沫消失，流加質(zhì)量濃度為700g/L的葡萄糖溶液將殘?zhí)强刂圃谫|(zhì)量分?jǐn)?shù)為10g/L，發(fā)酵培養(yǎng)至30小時(shí)后發(fā)酵結(jié)束，即發(fā)酵得谷氨酸。

經(jīng)檢測(cè)，發(fā)酵產(chǎn)谷氨酸水平為183g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為68％。

實(shí)施例3

一種利用玉米漿水解液替代部分豆粕水解液的溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法，發(fā)酵過程中使用玉米漿水解液代替溫敏型谷氨酸發(fā)酵工藝中的部分豆粕水解液制備發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸；具體步驟如下：

(1)所使用的微生物菌株為溫敏型谷氨酸菌。

(2)發(fā)酵培養(yǎng)基：淀粉水解糖60g/L；玉米漿30ml/L；玉米漿水解液40g/L；

豆粕水解液10g/L；糖蜜15ml/L；磷酸氫二鈉9g/L；氯化鉀4g/L；硫酸鎂1.6g/L；消泡劑0.3ml/L。pH為6.9～7.1，121℃滅菌20分鐘；

所述玉米漿水解液的制備方法如下：玉米漿采用酸法水解，水解條件為：取新鮮玉米漿，加入0.1～0.2倍質(zhì)量的硫酸，水解溫度為100～120℃，水解時(shí)間為10～20小時(shí)，即得水解液總氮含量為3～4g/100mL、氨基態(tài)氮含量為1.5～3g/100mL的玉米漿水解液。

所述糖蜜為甜菜糖蜜。

所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。

(3)補(bǔ)加糖液：補(bǔ)加糖液為葡萄糖的質(zhì)量濃度為800g/L的葡萄糖液，115℃滅菌20分鐘。

(4)按15％的接種量將種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基，采用連續(xù)流加質(zhì)量分?jǐn)?shù)28％的氨水的方式補(bǔ)充氮源并控制發(fā)酵液的pH在6.8～7.2；根據(jù)需要流加適量泡敵至泡沫消失，流加質(zhì)量濃度為800g/L的葡萄糖溶液將殘?zhí)强刂圃谫|(zhì)量分?jǐn)?shù)為10g/L，發(fā)酵培養(yǎng)至32小時(shí)后發(fā)酵結(jié)束，即發(fā)酵得谷氨酸。

經(jīng)檢測(cè)，發(fā)酵產(chǎn)谷氨酸水平為190g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為69％。

本發(fā)明的相關(guān)檢測(cè)結(jié)果：

采用本發(fā)明所述方法制備的培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸與采用公知培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比如下表1所示：

表1采用本發(fā)明所述方法制備的培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸與采用公知培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比表

由以上生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，用玉米漿水解液代替部分豆粕水解液進(jìn)行發(fā)酵配料，谷氨酸發(fā)酵的各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)未有明顯的降低，產(chǎn)酸率和糖酸轉(zhuǎn)化率與原工藝基本一致。證明該發(fā)明在溫敏型谷氨酸發(fā)酵工藝生產(chǎn)中全面推廣是可行的。