一種復合有機氮源及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于生物發(fā)酵領(lǐng)域，具體涉及一種復合有機氮源及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是世界主要醫(yī)藥原料藥生產(chǎn)國家，抗生素、氨基酸、維生素等原藥產(chǎn)品在世界 市場占有重要地位。我國抗生素類藥品年生產(chǎn)總量約為5萬噸，這些抗生素原料藥的生產(chǎn)都 采用工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)，所需培養(yǎng)基總需求量大于20萬噸。我國三大發(fā)酵制品的產(chǎn)量約100萬 噸，酶制劑如淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶、糖化酶等發(fā)酵生產(chǎn)均需大量的培養(yǎng)基。氨基酸產(chǎn)能 不斷擴大，對培養(yǎng)基的需求也增長迅速。發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌種生長、繁殖和合成產(chǎn)物之用。 它既要使種子接種后能迅速生長，達到一定的菌絲濃度，又要使長好的菌體能迅速合成需 產(chǎn)物。
[0003]發(fā)酵培養(yǎng)基對發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量有著極大的影響。培養(yǎng)基主要成分是氮源和 碳源，氮源如豆柏、花生柏、棉籽蛋白、酵母粉等;碳源如淀粉、植物油、玉米漿等。發(fā)酵培養(yǎng) 基的組成應豐富、完全，碳、氮源要注意適當?shù)奶嫉壤瑺I養(yǎng)成分合理，速效和遲效的互相 搭配;還要加緩沖劑穩(wěn)定pH值;并且還要有菌體生長所需的生長因子和產(chǎn)物合成所需要的 兀素、如體和促進劑等。
[0004]針對不同微生物不同的營養(yǎng)要求，配制必須遵循一定原則。
[0005] 經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN102504998A，公開日2012年06月 20日，公開了一種復配培養(yǎng)基的生產(chǎn)工藝，主要涉及以棉籽、大豆、花生等農(nóng)產(chǎn)品為原料，進 行精細深加工生產(chǎn)適合微生物生長和代謝的復配培養(yǎng)基，其生產(chǎn)工藝步驟包括棉籽蛋白的 生產(chǎn)、花生蛋白/大豆蛋白的生產(chǎn)、一次復配、二次復配。中國專利文獻號CN104611372A，公 開日2015年05月13日，公開了一種制備發(fā)酵專用花生餅粉的方法，包括：取無霉變的花生 餅，粉碎并通過40目網(wǎng)篩，取篩下物，得花生餅粉;將花生餅粉與工業(yè)酶制劑混合，混合均勻 后送入雙螺桿擠壓膨化機，擠壓膨化；干燥擠壓膨化后的原料，使原料的含水量小于8-12%;將干燥后的原料經(jīng)微粉機粉碎，粉碎過程溫度控制在80°C以下，得到發(fā)酵專用花生餅 粉。上述發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品通過對培養(yǎng)基生產(chǎn)工藝和成分的優(yōu)化，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，有助于解 決優(yōu)質(zhì)氮源培養(yǎng)基的匱乏問題。
[0006]但是，上述發(fā)明在配方的營養(yǎng)配比和生產(chǎn)工藝方面有較大的提升空間，具體如下： ①營養(yǎng)物質(zhì)應滿足微生物的需要。不同營養(yǎng)類型的微生物對營養(yǎng)的需求差異很大，應 根據(jù)菌種對各營養(yǎng)要素的進行配制。此外，在生產(chǎn)過程中，也要最大限度的保護產(chǎn)品的營養(yǎng) 價值不被破壞。
[0007]②營養(yǎng)物在發(fā)酵液中的分散性有待提高。在發(fā)酵生產(chǎn)中，培養(yǎng)基中各物料比重、 溶解性不同，在發(fā)酵罐中易產(chǎn)生沉降或漂浮現(xiàn)象，影響了微生物對營養(yǎng)成分的利用。為解決 這些問題，需采用大功率的攪拌系統(tǒng)，這樣不利于菌種的繁殖和生長，同時也產(chǎn)生大量泡沫 影響生產(chǎn)，并且造成能源的浪費。
[0008]③物理、化學條件應適宜。各種微生物均有其生長繁殖的最適pH值，在微生物生 長繁殖過程中，會產(chǎn)生能夠引起培養(yǎng)基的pH值改變的代謝產(chǎn)物，尤其是不少微生物有很強 的產(chǎn)酸能力，如不適當?shù)丶右哉{(diào)節(jié)，就會抑制甚至于殺死其自身。在設(shè)計培養(yǎng)基時，要考慮 培養(yǎng)基的pH值調(diào)節(jié)能力。一般應加入對應的緩沖物使培養(yǎng)基的pH值穩(wěn)定。
[0009] 中國發(fā)明專利申請CN102559803A提供了一種黃原膠的發(fā)酵生產(chǎn)方法，其中發(fā)酵 培養(yǎng)基成分為蔗糖、黃豆粉、碳酸鈣、水，該發(fā)明申請中以蔗糖為碳源、黃豆粉為氮源、碳酸 鈣的作用是維持pH;中國發(fā)明專利CN103233052B提供了一種用于紅霉素發(fā)酵的復合有機 氮源，其公開的發(fā)酵培養(yǎng)基組成為淀粉、復合有機氮源、硫酸銨、豆油、碳酸鈣、消泡劑和水， 碳酸鈣的作用是維持pH;中國發(fā)明專利CN101781137B提供了一種以碳銨為氮源的硫氮肥， 其由碳銨、硫酸銨和碳酸鈣組成，其中碳酸鈣的作用是調(diào)節(jié)氮含量；中國發(fā)明專利CN 104805161A提供了一種培養(yǎng)基，包括碳源、氮源和礦物質(zhì)，礦物質(zhì)的主要成分為碳酸鈣，，可 見其中碳酸鈣的作用是提供礦物質(zhì)。
[0010] 綜上所述，在發(fā)酵培養(yǎng)基領(lǐng)域中添加碳酸鈣的作用是調(diào)節(jié)pH值、調(diào)節(jié)氮含量、提供 礦物質(zhì)。
[0011] 中國發(fā)明專利申請CN104611372A公開了一種制備發(fā)酵專用花生餅粉的方法，其 包括粉碎、混合擠壓膨化、干燥、微粉等步驟，其擠壓膨化的溫度為80-150°C，壓力為0.8-1.5MPa，可見該膨化過程溫度仍然較高，存在營養(yǎng)價值被破壞的風險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種復合有機氮源，其 通過加入科學配比的碳酸鈣，能夠有效的調(diào)整氮源的密度，使得氮源在發(fā)酵罐中保持懸浮， 避免沉降或漂浮現(xiàn)象的發(fā)生，有利于菌種的繁殖生長和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收;本發(fā)明的另一目 的在于提供該復合有機氮源的制備方法，該方法通過降低膨化溫度較現(xiàn)有技術(shù)中的高溫膨 化，減少了蛋白質(zhì)的變性，最大程度的保持了氮源的營養(yǎng)價值;且常規(guī)膨化產(chǎn)品密度較小， 一般漂浮在發(fā)酵液上方，而本發(fā)明進行適度膨化后產(chǎn)品與發(fā)酵液密度相近，呈懸浮狀態(tài)。
[0013] 本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種復合有機氮源，由下列組分組成： 酵母粉、棉籽蛋白粉、全脂花生粉、淀粉、磷酸二氫鈣、碳酸鈣、硫酸鋅、甜菜堿。
[0014]優(yōu)化的，前六種組分的重量份為:酵母粉5-10份、棉籽蛋白粉3-5份、全脂花生粉1-3份、淀粉5-8份、磷酸二氫鈣0.003-0.01份、碳酸鈣0.05-1份;后兩種組分占前六種組分總 重量的重量比分別為:硫酸鋅〇. 02-0.1%、甜菜堿0.01-0.1%。
[0015] 本發(fā)明提供的復合有機氮源的制備方法，步驟如下:混合、調(diào)質(zhì)、膨化、微粉。
[0016] 優(yōu)化的，混合步驟的具體操作為：按照重量份稱取酵母粉、棉籽蛋白粉、全脂花生 粉、淀粉、磷酸二氫鈣、碳酸鈣并混合，按照重量比稱取硫酸鋅、甜菜堿水溶液噴灑到前述混 合料中，攪拌均勻。
[0017] 優(yōu)化的，調(diào)質(zhì)步驟的具體操作為:在調(diào)質(zhì)器中調(diào)質(zhì)，通入壓力為2-4個大氣壓，溫度 為90_95°C的水蒸氣調(diào)質(zhì)8-12分鐘。
[0018] 優(yōu)化的，膨化步驟的具體操作為：向雙螺桿膨化機的加料口內(nèi)加入調(diào)質(zhì)好物料，螺 桿轉(zhuǎn)速為35-55r/min，喂料速度為25-40r/min，機筒進料段溫度控制在80-95°C，中間段控 制在90-105°C，出料段控制在100-110°C;雙螺桿膨化機出口接密閉倉，密閉倉與真空栗連 接，倉中物料采用密閉絞龍輸出。
[0019] 優(yōu)化的，密閉倉通過真空栗進行減壓，密閉倉中壓力保持在ο. 4-0.9個大氣壓。
[0020] 優(yōu)化的，全脂花生粉為花生脫皮后粉碎制得。
[0021]優(yōu)化的，微粉步驟的具體操作為:首先烘干，溫度不高于80°C;然后微粉為細度'Οι50 目的產(chǎn)品。
[0022] 本發(fā)明的有益效果在于： 1、添加碳酸鈣具有調(diào)節(jié)產(chǎn)品比重的作用，使產(chǎn)品能夠適應不同比重的發(fā)酵液，避免物 料沉降或漂浮，保證產(chǎn)品的懸浮性和分散性，有利于菌種的高效利用。產(chǎn)品在發(fā)酵液中呈懸 浮狀態(tài)，提高了原料利用率，有利于實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
[0023] 2、本發(fā)明在膨化機物料出口處設(shè)置負壓密閉倉，可在降低膨化溫度的同時保證產(chǎn) 品膨化效果，最大程度避免了蛋白高溫變性引起的營養(yǎng)價值損失。同時對膨化壓力的調(diào)整 也對氮源的密度起到一定的調(diào)整作用。
[0024] 3、產(chǎn)品中的酵母粉、棉籽蛋白、全脂花生粉，將速效氮源和遲效氮源有效配比，提 高了發(fā)酵效價，同時全脂花生粉中的油脂容易均勻分布在氮源中，保證了產(chǎn)品的一致性。
[0025] 4、本發(fā)明生產(chǎn)的氮源具有成分配比合理，營養(yǎng)價值高，微生物利用效果好等優(yōu)點， 能夠提高發(fā)酵效價，降低生產(chǎn)成本。
[0026] 5、本發(fā)明的產(chǎn)品可廣泛應用于抗生素、酶制劑、留體激素和有機酸等產(chǎn)品發(fā)酵。
【具體實施方式】
[0027]下面通過實施例具體說明本發(fā)明。
[0028] 實施例1 本實施例通過不同的例子來說明本發(fā)明的技術(shù)方案對氮源密度的調(diào)整，從而說明其對 不同發(fā)酵液的適應性。