一種利用豆渣制備dha的方法和dha的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是涉及一種利用豆渣制備DHA的方法和 DHA0
【背景技術(shù)】
[0002] 豆渣是生產(chǎn)豆奶或者豆腐過程中的副產(chǎn)品，每年全球的豆渣產(chǎn)量都很大。目前人 們對豆渣的利用率較低，傳統(tǒng)的利用是將豆渣作為動物飼料，直接喂養(yǎng)動物，使豆渣中很多 高營養(yǎng)價值的成分利用率較低，有些甚至將豆渣直接作為廢棄物丟棄，給環(huán)境造成了污染。 因此，有必要尋求一種能高效利用豆渣，徹底將其變廢為寶的新工藝。
[0003] DHA，全名二十二碳六烯酸，是一種重要的ω-3系列多不飽和脂肪酸。目前，微生 物發(fā)酵法生產(chǎn)DHA由于易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，同時可克服傳統(tǒng)魚油提取的不足，因而具有廣 闊的應(yīng)用前景。其中，裂殖壺菌因生長速度快、易于培養(yǎng)、細胞內(nèi)脂肪酸和DHA含量高等優(yōu) 勢，成為目前進行工業(yè)化生產(chǎn)DHA的理想物種之一。然而現(xiàn)有微生物發(fā)酵法生產(chǎn)DHA仍存 在發(fā)酵培養(yǎng)基成本高，所得產(chǎn)品DHA含量不高等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于此，本發(fā)明實施例第一方面提供了一種利用豆渣制備DHA的方法，以解決現(xiàn) 有豆渣利用率低，污染環(huán)境，以及現(xiàn)有DHA產(chǎn)品生產(chǎn)成本高、DHA含量不高的問題。
[0005] 第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種利用豆渣制備DHA的方法，包括以下步驟： [0006] (1)豆渣預(yù)處理
[0007] 將豆渣脫水干燥、粉碎處理后進行膨化；
[0008] (2)豆渣酶解
[0009] 將膨化后的豆渣加入到蒸餾水中制成豆渣勻漿液，向所述豆渣勻漿液中加入由纖 維素酶和果膠酶組成的復(fù)合酶制劑進行酶解，得到酶解混合物；將所述酶解混合物進行離 心，得到沉淀物和豆渣酶解上清液；收集所有豆渣酶解上清液用于下一步裂殖壺菌的發(fā)酵 生產(chǎn)；
[0010] ⑶發(fā)酵培養(yǎng)基制備
[0011] 將葡萄糖和上述所得豆渣酶解上清液溶解在人工海水中，得到以豆渣作為主要 氮源發(fā)酵裂殖壺菌的發(fā)酵培養(yǎng)基，所述培養(yǎng)基中，葡萄糖濃度為60~120g/L，豆渣濃度為 20 ~60g/L ;
[0012] (4)發(fā)酵罐體系的設(shè)置
[0013] 采用階段控制溶氧量的發(fā)酵罐體系，裂殖壺菌種子的接種量為3%~10%，發(fā)酵 溫度為25~35 °C，pH值維持在5. 0~7. 0,攪拌通空氣，分階段控制溶氧量發(fā)酵4-6天后， 發(fā)酵終止，收獲發(fā)酵液；
[0014] (5)裂殖壺菌的收集和干燥
[0015] 將所述發(fā)酵液用離心機分離，分離后物料含固量在10%~30%，將物料經(jīng)過噴霧 干燥后獲得的干粉即為裂殖壺菌干粉，即制得DHA。
[0016] 本發(fā)明實施例上述提供的利用豆渣生產(chǎn)DHA的方法，利用廉價且營養(yǎng)豐富的新鮮 豆渣為原料，經(jīng)膨化-酶解預(yù)處理，以酶解液為發(fā)酵基質(zhì)調(diào)配發(fā)酵培養(yǎng)基，滅菌后接種裂殖 壺菌發(fā)酵生產(chǎn)DHA，能夠顯著降低DHA的生產(chǎn)成本，同時將豆渣變廢為寶，減少對環(huán)境的污 染。
[0017] 步驟（1)中，所述豆渣為豆制品加工過程中的副產(chǎn)品。優(yōu)選地，將豆渣脫水干燥至 含水量約20%~40%。優(yōu)選地，將豆渣粉碎處理后過60~120目篩，再進行膨化。
[0018] 步驟（2)中，優(yōu)選地，所述豆渣勻漿液中，豆渣與蒸餾水的體積比為1:10~1:40。
[0019] 優(yōu)選地，所述復(fù)合酶制劑中，纖維素酶和果膠酶的體積比為1:0. 5~1:3。
[0020] 優(yōu)選地，所述復(fù)合酶制劑在所述豆渣勻漿液中的質(zhì)量含量< 0. 3%。
[0021] 所述纖維素酶和果膠酶的酶活均達到10000U/L。優(yōu)選地，酶解過程中，調(diào)節(jié)pH 3. 0~5. 5,溫度35~65°C，酶解12~48h。
[0022] 步驟（3)中，所述葡萄糖濃度是指葡萄糖的質(zhì)量占整個發(fā)酵培養(yǎng)基的百分比濃 度，所述豆渣濃度是指豆渣的質(zhì)量占整個發(fā)酵培養(yǎng)基的百分比濃度，即將豆渣酶解上清液 折合成豆渣的重量。
[0023] 優(yōu)選地，所述人工海水中包括如下質(zhì)量含量的組份：谷氨酸鈉20g/L，硫酸鈉 IOg/ L，磷酸二氫鉀5g/L，硫酸鎂2g/L，硫酸銨lg/L，氯化鉀0. 2g/L，氯化鈣0. lg/L和微量元素。
[0024] 優(yōu)選地，所述微量元素組成為：
[0025] Na2EDTA 4 ~10mg/L，
[0026] MnCl2 · 4H20 0· 5 ~I. 2mg/L，
[0027] CuSO4 · 5H20 0· 4 ~lmg/L，
[0028] H3BO3 0· 5 ~I. 5mg/L，
[0029] FeSO4 0· 01 ~0· 05mg/L，
[0030] NiSO4 · 6H20 0· 06 ~0· 12mg/L，
[0031] CoCl2 · 6H20 0· Olmg/L，
[0032] 泛酸鈣 0· 001 ~0· 008mg/L mg/L。
[0033] 更優(yōu)選地，所述微量元素組成為：
[0034] Na2EDTA 6mg/L，
[0035] MnCl2 · 4H20 0· 86mg/L，
[0036] CuSO4 · 5H20 0· 6mg/L，
[0037] H3BO3 0· 5mg/L，
[0038] FeSO4 0· 29mg/L，
[0039] NiSO4 · 6H20 0· 06mg/L，
[0040] CoCl2 · 6H20 0· Olmg/L，
[0041] 泛酸鈣 0.0〇32mg/L。
[0042] 本發(fā)明中，所述人工海水各組分的濃度是指在整個發(fā)酵培養(yǎng)基中的終濃度。
[0043] 步驟（4)中，優(yōu)選地，所述分階段控制溶氧量發(fā)酵4-6天的具體過程為：
[0044] 第一階段，前48h溶氧量保持在10 %~20%;第二階段，從48~60h間溶氧量維持 在8%~15% ;第三階段，從60~72h間溶氧量維持在4%~10% ;第四階段，從72~84h 間溶氧量維持在2 %~8 % ;第五階段，從84h到發(fā)酵過程終止溶氧量維持在0. 5 %~2 %。
[0045] 所述分階段控制溶氧量發(fā)酵，發(fā)酵過程中的溶氧量是通過控制通氣量和攪拌速度 來完成，將轉(zhuǎn)速與溶氧量關(guān)聯(lián)。優(yōu)選地，起始轉(zhuǎn)速設(shè)置為540rpm，通氣量設(shè)置為2vvm。優(yōu)選 地，發(fā)酵過程中，自動流加氫氧化鈉和檸檬酸，維持發(fā)酵體系pH值在5. 0~7. 0。優(yōu)選地，發(fā) 酵過程中，溫度全程采用28 °C進行發(fā)酵。
[0046] 充足的氧氣有助于DHA的合成和菌體的快速生長。通過通氣量和攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)控發(fā) 酵液中的溶氧量，可以使菌體和營養(yǎng)物質(zhì)均勻分布，有利于不飽和脂肪酸的合成，提高菌體 生長率。高溶氧有利于裂殖壺菌菌體生長，低溶氧有利于裂殖壺菌積累DHA。因此，本發(fā)明 發(fā)酵前期，采用高溶氧，使菌體生長更快；到發(fā)酵后期，采用低溶氧限制刺激菌體積累DHA， 從而有效提高DHA產(chǎn)量。
[0047] 優(yōu)選地，所述發(fā)酵過程中，當(dāng)發(fā)酵液中葡萄糖濃度低于5g/L時，向發(fā)酵液中補加 葡萄糖，每次補加后發(fā)酵液中葡萄糖濃度為10_70g/L。該葡萄糖補料方式可提高底物利用 率，提高發(fā)酵液中生物量、總油脂和DHA產(chǎn)量。
[0048] 優(yōu)選地，所述發(fā)酵過程中，當(dāng)發(fā)酵液中氮源濃度為l_5g/L時，向發(fā)酵液中補加氮 源，即所述豆渣酶解上清液，每次補加后發(fā)酵液中豆渣濃度為20~60g/L。
[0049] 優(yōu)選地，所述發(fā)酵過程中，當(dāng)發(fā)酵液中葡萄糖濃度低于5g/L時，向發(fā)酵液中補加 葡萄糖，每次補加后發(fā)酵液中葡萄糖濃度為10_70g/L ;同時當(dāng)發(fā)酵液中氮源濃度低于Ig/ L時，向發(fā)酵液中補加氮源，即所述豆渣酶解上清液，每次補加后發(fā)酵液中豆渣濃度為20~ 60g/L〇
[0050] 第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種由上述方法制備得到的DHA。所述DHA可以作 為食品添加劑，飼料添加劑等。
[0051] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：
[0052] 1.豆渣屬于豆制品加工中的副產(chǎn)物，本發(fā)明以此作為裂殖壺菌發(fā)酵生產(chǎn)DHA的原 輔料，可重復(fù)利用加工副產(chǎn)物，延伸產(chǎn)品鏈，減少了豆制品企業(yè)廢物污染，實現(xiàn)豆制品企業(yè) 的清潔和循環(huán)生產(chǎn)。
[0053] 2.本發(fā)明以豆渣酶解上清液替代培養(yǎng)基中的絕大部分氮源，降低了培養(yǎng)基生產(chǎn)成 本，進而極大降低了 DHA的生產(chǎn)成本。
[0054] 3.本發(fā)明采用分階段控制溶氧量發(fā)酵，有利于DHA菌株的生長和DHA的積累，并通 過進一步地補加碳氮源，所得發(fā)酵液中生物量含量為可達80. 9g/L，油脂含量可達48. Ig/ L，DHA 產(chǎn)量可達 22. 5g/L。
[0055] 4.本發(fā)明將富含DHA的發(fā)酵液加工成DHA產(chǎn)品，所得DHA產(chǎn)品的DHA含量高，同時 通過優(yōu)化豆渣的發(fā)酵工藝，建立了一套裂殖壺菌的發(fā)酵新工藝，不但降低了生產(chǎn)成本，還提 高了裂殖壺菌的產(chǎn)量，增加了細胞中DHA含量，實現(xiàn)了豆渣資源化循環(huán)利用。
[0056] 本發(fā)明實施例的優(yōu)點將會在下面的說明書中部分闡明，一部分根據(jù)說明書是顯而 易見的，或者可以通過本發(fā)明實施例的實施而獲知。
【附圖說明】
[0057] 圖1是本發(fā)明實施例利用豆渣制備DHA的方法流程圖；
[0058] 圖2是本發(fā)明實施例1中采用豆渣酶解上清液發(fā)酵生產(chǎn)裂殖壺菌的脂肪酸分析圖 譜；
[0059] 圖3是本發(fā)明實施例1-3中采用不同濃度的豆渣酶解上清液對生物量、總油脂及 DHA產(chǎn)量的影響；
[0060] 圖4是本發(fā)明實施例中采用優(yōu)化碳氮源補加條件下的裂殖壺菌發(fā)酵曲線。
【具體實施方式】
[0061] 以下所述是本發(fā)明實施例的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明實施例原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進 和潤飾也視為本發(fā)明實施例的保護范圍。
[0062] 下面結(jié)合附圖以及具體實驗針對以下問題作詳細的說明；
[0063] I、豆渣濃度對以裂殖壺菌生長和DHA含量的影響；<