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一種賴氨酸發(fā)酵廢液的回收利用方法與流程

文檔序號:11246368閱讀:964來源:國知局
本發(fā)明屬于環(huán)保
技術(shù)領(lǐng)域
,具體涉及一種賴氨酸發(fā)酵廢液的回收利用方法。
背景技術(shù)
:賴氨酸為無色是人體必需氨基酸之一,能促進(jìn)人體發(fā)育、增強(qiáng)免疫功能,并有提高中樞神經(jīng)組織功能的作用。由于谷物食品中的賴氨酸含量甚低,且在加工過程中易被破壞而缺乏,故稱為第一限制性氨基酸。游離的賴氨酸極易潮解,發(fā)黃變質(zhì),但其鹽酸鹽穩(wěn)定,便于保存,故市場上一般以其鹽酸鹽供應(yīng)。目前,世界范圍內(nèi)賴氨酸年總產(chǎn)能達(dá)160萬噸,其中我國年產(chǎn)能60萬噸(僅飼料級賴氨酸產(chǎn)量45萬噸),市場上仍供不應(yīng)求。賴氨酸生產(chǎn)中大部分是以玉米漿及糖蜜作為發(fā)酵氮源,賴氨酸發(fā)酵液通過膜過濾后直接進(jìn)行賴氨酸提取,發(fā)酵副產(chǎn)物菌體蛋白通過絮凝沉淀板框過濾后,剩余的發(fā)酵廢液含有的蛋白、氨基酸、多糖、核酸以及維生素等營養(yǎng)物質(zhì),同時也含有較高濃度的cod以及氨態(tài)氮,如果不經(jīng)過處理就排出,會嚴(yán)重污染環(huán)境。針對上述缺陷,申請人之前的專利技術(shù)“一種利用賴氨酸廢母液生產(chǎn)顆粒蛋白的方法”利用廢液制備了飼料和肥料,但是為了企業(yè)產(chǎn)品多元化的需求,我們還需要研究賴氨酸發(fā)酵廢液的其他用途。中國專利技術(shù)“利用高含鹽氨基酸廢水發(fā)酵生產(chǎn)飼用漢遜德巴利酵母的方法”公開了一種回收利用氨基酸廢水進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)菌體蛋白的方法,該方法利用廢水制備了培養(yǎng)基,培養(yǎng)基組分為,高含鹽氨基酸污水:125g/l-330g/l,碳源:30-100g/l,磷酸二氫鉀(kh2po4):5-15g/l,酵母粉:0-10g/l,硫酸鎂(mgso4):3-9g/l,碳酸鈣(caco3):0.75-2g/l,硫酸亞鐵(feso4):1.5-4g/l,培養(yǎng)基ph為3.5-7.5,該方法有效處理了廢水,并且制備了菌體蛋白;但是該方法也存在一些缺陷:培養(yǎng)基原料成本較高、廢水使用量有限等缺陷。為了降低企業(yè)成本,同時提高廢液處理量,需要對上述工藝進(jìn)行改進(jìn)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷,本發(fā)明提供了一種賴氨酸發(fā)酵廢液的回收利用方法。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種賴氨酸發(fā)酵廢液的回收利用方法,其包括如下步驟:步驟1)調(diào)整酸堿度,步驟2)制備菌株培養(yǎng)液,步驟3)制備復(fù)合菌液,步驟4)制備藻類培養(yǎng)液,步驟5)制備擴(kuò)大培養(yǎng)的藻液,步驟6)制備發(fā)酵培養(yǎng)液,步驟7)發(fā)酵和過濾。具體地,所述方法包括如下步驟:步驟1)調(diào)整酸堿度:往發(fā)酵廢液中添加濃度為2-3m的硫酸溶液,調(diào)整發(fā)酵廢液的ph為6.5-7;步驟2)制備菌株培養(yǎng)液:以配置1l為例,取葡萄糖90g,酵母粉30g,mgso412g,k2hpo45g,kh2po45g,feso41g以及caco31g,添加到步驟1)所得發(fā)酵廢液中,調(diào)ph為6.8,定容至1l;步驟3)制備復(fù)合菌液:將枯草芽孢桿菌種子液和地衣芽孢桿菌種子液混合,然后按照6%的體積比接種量轉(zhuǎn)到菌株培養(yǎng)液中,32℃培養(yǎng)12h,得到復(fù)合菌液;步驟4)制備藻類培養(yǎng)液:以配置1l為例,取糖蜜50g,玉米漿50g,蔗糖20g,mnso45g,k2hpo45g,kh2po45g,feso43g以及caco31g,添加到步驟1)所得發(fā)酵廢液中,調(diào)ph為6.8,定容至1l;步驟5)制備擴(kuò)大培養(yǎng)的藻液:將斜生柵藻按照8%的體積比接種量轉(zhuǎn)到藻類培養(yǎng)液中,30℃培養(yǎng)24h,得到擴(kuò)大培養(yǎng)的藻液;步驟6)制備發(fā)酵培養(yǎng)液:將農(nóng)作物秸稈粉、豆粕以及麥麩投入到步驟1)所得發(fā)酵廢液中,300rpm攪拌60min,得到發(fā)酵培養(yǎng)液;步驟7)發(fā)酵和過濾:將步驟3)所得復(fù)合菌液和步驟5)所得藻液同時投入到發(fā)酵培養(yǎng)液中,控制在30-32℃,發(fā)酵培養(yǎng)72小時,過濾收集菌體和藻體,過濾后的液體用于土壤灌溉。優(yōu)選地,所述農(nóng)作物為玉米或者高粱。優(yōu)選地,所述枯草芽孢桿菌種子液和地衣芽孢桿菌種子液按照3-4:1的體積比混合。優(yōu)選地,所述步驟6)中,秸稈粉、豆粕、麥麩與步驟1)所得發(fā)酵廢液的比例為40-60g:10-20g:10-20g:1l。優(yōu)選地,所述步驟7)中,復(fù)合菌液、藻液以及發(fā)酵培養(yǎng)液的體積比為3-5:1-2:40-60。優(yōu)選地,所述枯草芽孢桿菌為atcc6633;所述地衣芽孢桿菌atcc為14580;所述斜生柵藻為cgmccno.8015。本發(fā)明研究的出發(fā)點(diǎn)以及取得的有益效果主要包括以下幾個方面:申請人在研究中發(fā)現(xiàn),單獨(dú)利用酵母、芽孢桿菌以及乳桿菌等單一菌株發(fā)酵所產(chǎn)生的酶不能完全滿足原料對酶的需求量,利用外加飼用酶對原料進(jìn)行協(xié)同發(fā)酵在一定程度上能夠彌補(bǔ)單獨(dú)利用微生物進(jìn)行發(fā)酵的不足,但是該方法需要消耗大量的酶制劑,增加了企業(yè)負(fù)擔(dān);混合菌種發(fā)酵中,很難找到適合共生協(xié)同功能的菌種,而且菌種數(shù)目過多時容易造成雜菌污染,發(fā)酵工藝過程較難控制,因此一般菌種組合數(shù)目相對較少會減少污染的可能性。研究表明,芽孢桿菌的淀粉酶、纖維素酶和蛋白酶活力較高,能降解原料中的纖維素、多糖、蛋白質(zhì),使之變成易于菌體利用的低分子糖類、肽類及氨基酸,故對原料的利用率高,粗蛋白含量也相對較高。本發(fā)明的賴氨酸發(fā)酵廢液有多重用途,可用來制備菌株培養(yǎng)液、藻類培養(yǎng)液以及發(fā)酵培養(yǎng)基。本發(fā)明采用枯草芽孢桿菌-地衣芽孢桿菌混合發(fā)酵,纖維素酶、淀粉酶、脂肪酶以及中性蛋白酶較采用單一菌株發(fā)酵的酶活力大大提高,明顯優(yōu)于單一菌株發(fā)酵水平,說明兩種菌株可以發(fā)揮協(xié)同作用,改善產(chǎn)酶水平,有助于提高廢液中污染物和農(nóng)業(yè)廢棄物的降解;本發(fā)明采用斜生柵藻與菌株共生培養(yǎng),可協(xié)同芽孢桿菌增殖,其作用主要為在光合作用下提供產(chǎn)生的氧氣或代謝產(chǎn)物,以增加培養(yǎng)基中的含氧量或營養(yǎng)分成,促使有菌株的活性或繁殖率提高,從而產(chǎn)生較多的酶蛋白,提高廢液利用效率;本發(fā)明菌株和藻類首先經(jīng)過馴化培養(yǎng),能夠更快速適應(yīng)發(fā)酵廢液,有效利用發(fā)酵廢液中的養(yǎng)料,在獲得菌體蛋白的同時凈化了水質(zhì),減輕污水處理裝置負(fù)荷,生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益顯著。附圖說明圖1:枯草芽孢桿菌-地衣芽孢桿菌協(xié)同發(fā)酵產(chǎn)酶試驗(yàn)。具體實(shí)施方式為了使本
技術(shù)領(lǐng)域
的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案,下面將結(jié)合本申請具體實(shí)施例,對本申請的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本申請一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒旧暾堉械膶?shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明所述的菌種屬于已知菌株,均可以從atcc等商業(yè)途徑購買得到。本發(fā)明的各菌種的斜面培養(yǎng)、搖瓶種子培養(yǎng)和發(fā)酵罐培養(yǎng)為本領(lǐng)域的常規(guī)培養(yǎng)方式,不是本發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn),此處不詳述。本發(fā)明所用的原料或試劑除特別說明之外,均市售可得。實(shí)施例1一種賴氨酸發(fā)酵廢液的回收利用方法,其包括如下步驟:步驟1)調(diào)整酸堿度:往發(fā)酵廢液中添加濃度為2m的硫酸溶液,調(diào)整發(fā)酵廢液的ph為6.8;步驟2)制備菌株培養(yǎng)液:以配置1l為例,取葡萄糖90g,酵母粉30g,mgso412g,k2hpo45g,kh2po45g,feso41g以及caco31g,添加到步驟1)所得發(fā)酵廢液中,調(diào)ph為6.8,定容至1l;步驟3)制備復(fù)合菌液:將枯草芽孢桿菌種子液(1×108個/ml)和地衣芽孢桿菌種子液(1×108個/ml)按照3:1的體積比混合,然后按照6%的體積比接種量轉(zhuǎn)到菌株培養(yǎng)液中,32℃培養(yǎng)12h,得到復(fù)合菌液;步驟4)制備藻類培養(yǎng)液:以配置1l為例,取糖蜜50g,玉米漿50g,蔗糖20g,mnso45g,k2hpo45g,kh2po45g,feso43g以及caco31g,添加到步驟1)所得發(fā)酵廢液中,調(diào)ph為6.8,定容至1l;步驟5)制備擴(kuò)大培養(yǎng)的藻液:將斜生柵藻(1×105個/ml)按照8%的體積比接種量轉(zhuǎn)到藻類培養(yǎng)液中,30℃培養(yǎng)24h,得到擴(kuò)大培養(yǎng)的藻液;步驟6)制備發(fā)酵培養(yǎng)液:將玉米秸稈粉、豆粕以及麥麩投入到步驟1)所得發(fā)酵廢液中,300rpm攪拌60min,得到發(fā)酵培養(yǎng)液;所述玉米秸稈粉、豆粕、麥麩與步驟1)所得廢液的比例為40g:10g:10g:1l;步驟7)發(fā)酵和過濾:將步驟3)所得復(fù)合菌液和步驟5)所得藻液同時投入到發(fā)酵培養(yǎng)液中,控制在30℃,發(fā)酵培養(yǎng)72小時,過濾收集菌體和藻體,過濾后的液體可用于土壤灌溉;所述復(fù)合菌液、藻液以及發(fā)酵培養(yǎng)液的體積比為3:1:40;所述枯草芽孢桿菌為atcc6633;所述地衣芽孢桿菌atcc為14580;所述斜生柵藻為cgmccno.8015。實(shí)施例2一種賴氨酸發(fā)酵廢液的回收利用方法,其包括如下步驟:步驟1)調(diào)整酸堿度:往發(fā)酵廢液中添加濃度為3m的硫酸溶液,調(diào)整發(fā)酵廢液的ph為6.8;步驟2)制備菌株培養(yǎng)液:以配置1l為例,取葡萄糖90g,酵母粉30g,mgso412g,k2hpo45g,kh2po45g,feso41g以及caco31g,添加到步驟1)所得發(fā)酵廢液中,調(diào)ph為6.8,定容至1l;步驟3)制備復(fù)合菌液:將枯草芽孢桿菌種子液(1×108個/ml)和地衣芽孢桿菌種子液(1×108個/ml)按照4:1的體積比混合,然后按照6%的體積比接種量轉(zhuǎn)到菌株培養(yǎng)液中,32℃培養(yǎng)12h,得到復(fù)合菌液;步驟4)制備藻類培養(yǎng)液:以配置1l為例,取糖蜜50g,玉米漿50g,蔗糖20g,mnso45g,k2hpo45g,kh2po45g,feso43g以及caco31g,添加到步驟1)所得發(fā)酵廢液中,調(diào)ph為6.8,定容至1l;步驟5)制備擴(kuò)大培養(yǎng)的藻液:將斜生柵藻(1×105個/ml)按照8%的體積比接種量轉(zhuǎn)到藻類培養(yǎng)液中,30℃培養(yǎng)24h,得到擴(kuò)大培養(yǎng)的藻液;步驟6)制備發(fā)酵培養(yǎng)液:將高粱秸稈粉、豆粕以及麥麩投入到步驟1)所得發(fā)酵廢液中,300rpm攪拌60min,得到發(fā)酵培養(yǎng)液;所述高粱秸稈粉、豆粕、麥麩與步驟1)所得發(fā)酵廢液的比例為60g:20g:20g:1l;步驟7)發(fā)酵和過濾:將步驟3)所得復(fù)合菌液和步驟5)所得藻液同時投入到發(fā)酵培養(yǎng)液中,控制在30-32℃,發(fā)酵培養(yǎng)72小時,過濾收集菌體和藻體,過濾后的液體可用于土壤灌溉;所述復(fù)合菌液、藻液以及發(fā)酵培養(yǎng)液的體積比為5:2:60;所述枯草芽孢桿菌為atcc6633;所述地衣芽孢桿菌atcc為14580;所述斜生柵藻為cgmccno.8015。實(shí)施例3本發(fā)明采用的賴氨酸發(fā)酵廢液是從發(fā)酵液中提取賴氨酸和菌體之后的殘液,各主要組分含量為:糖類15-20g/l、脂肪類物質(zhì)3-5g/l、粗蛋白20-30g/l、cod1500-2000mg/l、氨氮200-300mg/l以及ss150-200mg/l。以實(shí)施例1為例,分析步驟7)所得發(fā)酵液中各組分為:cod為27mg/l、氨氮為11mg/l以及ss為18mg/l;發(fā)酵菌體和藻體產(chǎn)量較高,可達(dá)到100mg/l以上,同時液體中的污染物水平大大降低。實(shí)施例4各微生物種類之間協(xié)同效果檢測:1、枯草芽孢桿菌-地衣芽孢桿菌協(xié)同發(fā)酵產(chǎn)酶效果見圖1,圖1中,通過設(shè)定1:1,2:1,3:1,4:1,5:1以及枯草芽孢桿菌單一發(fā)酵共六個組別,通過圖1可見,在3:1或者4:1時,產(chǎn)纖維素酶、淀粉酶、脂肪酶以及中性蛋白酶酶的活力較高,優(yōu)于其他比例組和單一發(fā)酵組;可見,本發(fā)明選擇的枯草芽孢桿菌和地衣芽孢桿菌之間具備較好的協(xié)同作用,大大提高了纖維素酶、淀粉酶、脂肪酶以及中性蛋白酶酶活力,有助于發(fā)酵廢液中糖類、蛋白質(zhì)、各類污染物以及農(nóng)作物纖維素的降解。2、斜生柵藻與菌株共生培養(yǎng)對微生物產(chǎn)量以及廢液中各污染物水平的影響。以實(shí)施例2為例,對照組為只采用菌株進(jìn)行發(fā)酵處理,不添加斜生柵藻,具體結(jié)果見表1:表1組別微生物產(chǎn)量g/lcod去除率%氨氮去除率%ss去除率%實(shí)施例2組127.998.996.890.4對照組84.683.679.381.7結(jié)論:本發(fā)明采用斜生柵藻與菌株共生培養(yǎng),可協(xié)同促進(jìn)芽孢桿菌增殖,可能是因?yàn)樾鄙鷸旁逶诠夂献饔孟绿峁┊a(chǎn)生的氧氣或代謝產(chǎn)物,以增加培養(yǎng)基中的含氧量或營養(yǎng)分成,促使有菌株的活性或繁殖率提高,從而產(chǎn)生較多的酶蛋白,提高菌株對廢液中各類污染物的降解能力。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型,本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。當(dāng)前第1頁12
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