一種利用蘇氨酸發(fā)酵液及廢母液制備65%蘇氨酸的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于氨基酸生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種利用蘇氨酸發(fā)酵液及廢母液制備65%蘇氨酸的方法，其包括制備發(fā)酵液，以1:2的體積比例分成兩部分發(fā)酵液，過濾脫色，濃縮以及噴霧造粒等步驟。該方法所得產(chǎn)品收率高，生產(chǎn)成本低，同時(shí)利用了菌體蛋白和蘇氨酸結(jié)晶母液，省去了母液處理過程，節(jié)省了膜過濾過程中的洗水，降低生產(chǎn)成本，大幅度提高了資源的利用率，得到的產(chǎn)品收率高，減少用水量的同時(shí)又減少了環(huán)境污染。
【專利說明】一種利用蘇氨酸發(fā)酵液及廢母液制備65%蘇氨酸的方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明屬于氨基酸生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用蘇氨酸發(fā)酵液及廢母液制備65%蘇氨酸的方法。
[0002]

【背景技術(shù)】
蘇氨酸是一種必需的氨基酸，是豬飼料的第二限制氨基酸和家禽飼料的第三限制氨基酸，隨著賴氨酸、蛋氨酸合成品在配合飼料中的廣泛應(yīng)用，蘇氨酸逐漸成為影響畜禽生長的主要限制性因素。而含量達(dá)到98.5%的飼料級蘇氨酸主要用做飼料添加劑，其生產(chǎn)步驟為濃縮、結(jié)晶、提取菌體蛋白，而其過程中產(chǎn)生的菌體蛋白和母液分別加工處理后同樣用于飼料生產(chǎn)中，過程復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，且廢母液處理困難。
[0003]然而，蘇氨酸分離提取技術(shù)長期以來一直被味之素和協(xié)和發(fā)酵公司等國外大公司所控制。如何打破國際公司的壟斷，并且簡化提取操作步驟，減少工業(yè)能耗和廢水排除是我們需要解決的技術(shù)問題。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】

為了解決上述問題，簡化操作步驟，降低生產(chǎn)成本，使得企業(yè)生產(chǎn)效益最大化，本發(fā)明在原有生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種利用蘇氨酸發(fā)酵液及廢母液制備65%蘇氨酸的方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，采用如下技術(shù)方案:
一種利用蘇氨酸發(fā)酵液及廢母液制備65% (w/w)蘇氨酸的方法，其包括如下步驟:步驟I)制備蘇氨酸發(fā)酵液；將大腸桿菌工程菌K12 Δ dapA和黃色短桿菌ATCC14067的混合菌液按照10%的接種量接入種子罐中進(jìn)行培養(yǎng)，在溫度為32°C，搖床轉(zhuǎn)速為180r/min，培養(yǎng)16小時(shí)得到液體A ;然后按照液體A:發(fā)酵罐培養(yǎng)基為1: 10的體積比轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，溫度32°C，培養(yǎng)5天，得到發(fā)酵液；
步驟2)取發(fā)酵液，以1:2的體積比例分成兩部分發(fā)酵液，即為1/3發(fā)酵液和2/3發(fā)酵液；
步驟3)取發(fā)酵液用微濾陶瓷膜過濾，去除截留物，濾液經(jīng)超濾膜過濾，得到滲透液收集到濾液罐中，得到膜濃相收集到蛋白儲(chǔ)罐中；其中，微濾膜為無機(jī)陶瓷膜，截留分子量為2000MW，微濾溫度為40°C ;超濾膜截留分子量為200MW，超濾溫度為40°C ；
步驟4)將步驟3)所得滲透液泵入脫色罐進(jìn)行脫色處理，脫色罐中添加占滲透液質(zhì)量0.5%的粉狀活性炭，控制脫色罐內(nèi)的溫度為47°C，pH在6，脫色時(shí)間為20分鐘，用板框過濾去除活性炭后，再用四效蒸發(fā)結(jié)晶器結(jié)晶，最后離心分離出濕晶和母液，濕晶烘干得到高純度蘇氨酸；所述母液收集到母液儲(chǔ)罐中；
步驟5)取步驟2)所述2/3發(fā)酵液，打入濃縮鍋低溫真空濃縮，濃縮至1/5體積，與步驟3)所述的膜濃相以及步驟4)所述母液混合，然后加入有機(jī)固體填充物，混合均勻后，采用流化床噴霧造粒，得到含量65%以上蘇氨酸。
[0006]其中，所述混合菌液由大腸桿菌工程菌和黃色短桿菌按照體積比為5: I混合而成，所述大腸桿菌工程菌或黃色短桿菌的濃度均為I X 18個(gè)/mL ；
所述有機(jī)固體填充物可以是玉米皮或小麥糠麩或農(nóng)作物秸桿粉或兩種以上的混合物。
[0007]本發(fā)明取得的有益效果主要包括:
本發(fā)明一種蘇氨酸發(fā)酵液及廢母液制備65%(w/w)蘇氨酸的方法，是一種新的蘇氨酸生產(chǎn)方法，該方法所得產(chǎn)品收率高，生產(chǎn)成本低，同時(shí)利用了菌體蛋白和蘇氨酸結(jié)晶母液，省去了母液處理過程，節(jié)省了膜過濾過程中的洗水，降低生產(chǎn)成本，大幅度提高了資源的利用率，得到的產(chǎn)品收率高，減少用水量的同時(shí)又減少了環(huán)境污染，具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用兩種菌液按照一定比例混合，二者之間具備一定的協(xié)同作用，比常規(guī)的單一菌株發(fā)酵方法，能夠大大提高蘇氨酸的產(chǎn)量，采用最優(yōu)比例5: I混合，其他條件不變的前提下，產(chǎn)量較大腸桿菌單一菌株可提高20%以上。
[0008]

【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，對本發(fā)明進(jìn)行更加清楚、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(dòng)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。
[0009]實(shí)施例1
一種利用蘇氨酸發(fā)酵液及廢母液制備65% (w/w)蘇氨酸的方法，其包括如下步驟:步驟I)制備蘇氨酸發(fā)酵液:將大腸桿菌工程菌K12 Δ dapA (可參見“大腸桿菌工程菌K12 Δ dapA發(fā)酵產(chǎn)L-蘇氨酸培養(yǎng)基的優(yōu)化”，湖南農(nóng)業(yè)科學(xué))和黃色短桿菌ATCC14067可參見CN1305009A以及CN1284560A等文獻(xiàn))的混合菌液按照10%的接種量接入種子罐中進(jìn)行培養(yǎng)，在溫度為32°C，搖床轉(zhuǎn)速為180r/min，培養(yǎng)16小時(shí)得到液體A ;然后按照液體A:發(fā)酵罐培養(yǎng)基為1: 10的體積比轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，溫度32°C，培養(yǎng)5天，得到發(fā)酵液；所述混合菌液由大腸桿菌工程菌和黃色短桿菌按照體積比為5: I混合而成，所述大腸桿菌工程菌或黃色短桿菌的濃度均為I X 18個(gè)/mL ;種子罐培養(yǎng)基組分為(1L):酵母膏4g，葡萄糖3g，硫酸銨0.5g，七水硫酸亞鐵0.0lg, MgSO4 0.02g, KH2PO4 0.lg，其余為水，pH值6.5 ；所述發(fā)酵罐培養(yǎng)基組分為:葡萄糖80g/L，玉米漿10g/L，碳酸鈣0.75g/L, KH2PO4 0.lg/L，硫酸銨 2g/L，MgSO4 2g/L，NaCl 0.2g/L，pH 值 6.5 ;
步驟2)取發(fā)酵液300m3，以1:2的體積比例分成兩部分；
步驟3)取步驟2)所述10m3發(fā)酵液用微濾陶瓷膜過濾，濾液經(jīng)有機(jī)超濾膜過濾，微濾和超濾過程中均不用水洗，得到滲透液，收集到濾液罐中，所得膜濃相收集到蛋白儲(chǔ)罐中；步驟4)將步驟3)所得滲透液泵入脫色罐進(jìn)行脫色處理，脫色罐中添加占濾液質(zhì)量0.5%的粉狀活性炭，控制脫色罐內(nèi)的溫度為47°C，pH在6，脫色時(shí)間為20分鐘，用板框過濾去除活性炭后，再用四效蒸發(fā)結(jié)晶器結(jié)晶，最后離心后分離出濕晶和母液，濕晶烘干后重6.6噸，含量98.5%以上(w/w);母液1m3收集到母液儲(chǔ)罐中；
步驟5)取步驟2)所述200m3發(fā)酵液，打入濃縮鍋低溫真空濃縮，濃縮至原有體積的1/5，與步驟3)所述的膜濃相以及步驟4)所述母液混合，然后加入有機(jī)固體填充物7.5噸，混合均勻后，采用流化床噴霧造粒，產(chǎn)生顆粒狀蘇氨酸42.8噸，含量65% (w/w)0
[0010]步驟5)所述有機(jī)固體填充物是玉米皮。
[0011]產(chǎn)品:98.5%以上蘇氨酸6.6噸，65%蘇氨酸42.8噸，成品收率99.8%以上。其中，高純度蘇氨酸可應(yīng)用于醫(yī)藥食品用途；65%蘇氨酸可以直接應(yīng)用于飼料用途。
[0012]實(shí)施例2
一種利用蘇氨酸發(fā)酵液及廢母液制備65% (w/w)蘇氨酸的方法，其包括如下步驟:步驟I)制備蘇氨酸發(fā)酵液:將大腸桿菌工程菌K12 Δ dapA和黃色短桿菌ATCC14067的混合菌液按照10%的接種量接入種子罐中進(jìn)行培養(yǎng)，在溫度為32°C，搖床轉(zhuǎn)速為200r/min，培養(yǎng)16小時(shí)得到液體A;然后按照液體A:發(fā)酵罐培養(yǎng)基為1: 10的體積比轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，溫度31°C，培養(yǎng)5天，得到發(fā)酵液；所述混合菌液由大腸桿菌工程菌和黃色短桿菌按照體積比為5: I混合而成，所述大腸桿菌工程菌或黃色短桿菌的濃度均為I X 18個(gè)/mL;種子罐培養(yǎng)基組分為(IL):酵母膏4g，葡萄糖3g，硫酸銨0.5g，七水硫酸亞鐵0.0lg，MgSO4 0.02g, KH2PO4 0.lg，其余為水，pH值6.5 ;所述發(fā)酵罐培養(yǎng)基組分為:葡萄糖80g/L，玉米漿 10g/L，碳酸鈣 0.75g/L，KH2PO4 0.lg/L，硫酸銨 2g/L，MgSO4 2g/L，NaCl 0.2g/L，pH值 6.5 ;
步驟2)取發(fā)酵液300m3，以1:2的體積比例分成兩部分；
步驟3)取步驟2)所述10m3發(fā)酵液用微濾陶瓷膜過濾，濾液經(jīng)有機(jī)超濾膜過濾，微濾和超濾過程中均不用水洗，得到滲透液，收集到濾液罐中，膜濃相收集到蛋白儲(chǔ)罐中；
步驟4)將步驟3)所得滲透液泵入脫色罐進(jìn)行脫色處理，脫色罐中添加占濾液質(zhì)量0.5%的粉狀活性炭，控制脫色罐內(nèi)的溫度為47°C，pH在6，脫色時(shí)間為20分鐘，用板框過濾去除活性炭后，再用四效蒸發(fā)結(jié)晶器結(jié)晶，最后離心后分離出濕晶和母液，濕晶烘干后重6.5噸，含量98.5%以上(w/w);母液1m3收集到母液儲(chǔ)罐中；
步驟5)取步驟2)所述200m3發(fā)酵液，打入濃縮鍋低溫真空濃縮，濃縮至原有體積的1/5，與步驟3)所述的膜濃相以及步驟4)所述母液混合，然后加入有機(jī)固體填充物7.5噸，混合均勻后，采用流化床噴霧造粒，產(chǎn)生顆粒狀蘇氨酸42.9噸，含量65.6% (w/w)0
[0013]步驟5)所述有機(jī)固體填充物是小麥秸桿粉。
[0014]產(chǎn)品:98.5%以上蘇氨酸6.5噸，65%蘇氨酸42.9噸，成品收率99.8%以上。其中，高純度蘇氨酸可應(yīng)用于醫(yī)藥食品用途；65%蘇氨酸可以直接應(yīng)用于飼料用途。
[0015]實(shí)施例3
一、本發(fā)明實(shí)施例1和實(shí)施例2采用大腸桿菌工程菌液和黃色短桿菌按照一定比例混合，二者之間具備一定的協(xié)同作用，比常規(guī)的單一大腸桿菌工程菌株發(fā)酵方法，能夠大大提高蘇氨酸的產(chǎn)量，其他條件不變的前提下，發(fā)酵液中蘇氨酸的含量可提高20%以上。
[0016]二、65%以上蘇氨酸在飼料中的應(yīng)用試驗(yàn):
采用實(shí)施例1 (實(shí)驗(yàn)組)制備的65%蘇氨酸來替代目前常用的98%蘇氨酸(對照組)作為飼料添加劑，按照3:2的質(zhì)量比分別添加到相同飼料中。
[0017]各方面性能參數(shù)如下:實(shí)驗(yàn)組的工業(yè)原料成本較對照組減少了 23%，而且無需廢水處理，企業(yè)利潤率可提高30%以上；實(shí)驗(yàn)組和對照組對飼養(yǎng)動(dòng)物的體重生長速率和存活率等生長指標(biāo)無明顯變化，無顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
[0018]最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用蘇氨酸發(fā)酵液及廢母液制備65%蘇氨酸的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 步驟1)制備蘇氨酸發(fā)酵液； 步驟2)取發(fā)酵液，以1:2的體積比例分成兩部分，即為1/3發(fā)酵液和2/3發(fā)酵液； 步驟3)取步驟2)所述1/3發(fā)酵液用微濾陶瓷膜過濾，去除截留物，濾液用超濾膜過濾，得到滲透液收集到濾液罐中；所得膜濃相收集到蛋白儲(chǔ)罐中； 步驟4)將步驟3)所得滲透液泵入脫色罐進(jìn)行脫色處理，脫色罐中添加占滲透液質(zhì)量0.5%的粉狀活性炭，控制脫色罐內(nèi)的溫度為47°C，pH在6，脫色時(shí)間為20分鐘，用板框過濾去除活性炭后，再用四效蒸發(fā)結(jié)晶器結(jié)晶，最后離心分離出濕晶和母液，濕晶烘干得到高純度蘇氨酸；所述母液收集到母液儲(chǔ)罐中； 步驟5)取步驟2)所述2/3發(fā)酵液，打入濃縮鍋低溫真空濃縮，濃縮至1/5體積，與步驟3)所述的膜濃相以及步驟4)所得母液混合，然后加入有機(jī)固體填充物，混合均勻后，采用流化床噴霧造粒，得到含量65%以上蘇氨酸。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1)制備蘇氨酸發(fā)酵液包括以下步驟: 將大腸桿菌工程菌K12 Δ dapA和黃色短桿菌ATCC14067的混合菌液按照10%的接種量接入種子罐中進(jìn)行培養(yǎng)，在溫度為32°C，搖床轉(zhuǎn)速為180-200r/min，培養(yǎng)16小時(shí)得到液體A;然后按照液體A:發(fā)酵罐培養(yǎng)基為1: 10的體積比轉(zhuǎn)入發(fā)酵罐中培養(yǎng)，溫度31-32°C，培養(yǎng)5天，即得。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述混合菌液由大腸桿菌工程菌和黃色短桿菌按照體積比為5: 1混合而成，所述大腸桿菌工程菌或黃色短桿菌的濃度均為lX108f/mL。
4.如權(quán)利要求1-3任其一所述的方法，其特征在于，所述有機(jī)固體填充物是玉米皮或小麥糠麩或農(nóng)作物秸桿粉或任意兩種以上的混合物。
【文檔編號】C12R1/19GK104313105SQ201410509880
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】董力青, 馮珍泉, 丁兆堂, 杜鵬飛 申請人:呼倫貝爾東北阜豐生物科技有限公司