本發(fā)明涉及一種利用啤酒糟發(fā)酵生產(chǎn)γ-聚谷氨酸的方法，屬于生物工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

啤酒糟是啤酒工業(yè)的主要副產(chǎn)品，是以大麥為原料，經(jīng)發(fā)酵提取籽實(shí)中可溶性碳水化合物后的殘?jiān)?。啤酒企業(yè)每投產(chǎn)100kg原料，產(chǎn)濕啤酒糟120-130kg(含水分50％-75％)。因其含水率高、不宜長(zhǎng)久貯藏、易腐爛、不便于運(yùn)輸，目前在我國(guó)大多數(shù)廠家以低價(jià)直接出售給農(nóng)戶作飼料，用來(lái)喂養(yǎng)家禽和豬、牛、羊等家畜，但是，作為飼料使用量有限，所以少數(shù)廠家甚至直接當(dāng)廢物排放，浪費(fèi)資源的同時(shí)嚴(yán)重破壞了啤酒廠附近的生態(tài)環(huán)境。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平提高，對(duì)啤酒消費(fèi)也逐年增加，我國(guó)已是目前世界上第一大啤酒生產(chǎn)國(guó)，因此，在生產(chǎn)啤酒的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量的啤酒糟。如何更好地開(kāi)發(fā)和利用這一營(yíng)養(yǎng)豐富的工業(yè)廢渣，已成為大家爭(zhēng)相研究的課題。

γ-聚谷氨酸是微生物產(chǎn)生的一種胞外氨基酸聚合物，是一種水溶性、可被生物降解的新型高分子材料，在環(huán)保、化工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前由于γ-聚谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基成本高，導(dǎo)致γ-聚谷氨酸價(jià)格過(guò)高缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

枯草芽孢桿菌Z-115是山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院分離并保存的一株生產(chǎn)γ-聚谷氨酸的菌株（張超，欒興社，朱明晟，等. 各種氨基酸對(duì)枯草芽孢桿菌生產(chǎn)聚谷氨酸的促進(jìn)作用. 食品工業(yè)［J］，2013，1（34）: 119-122.），該菌株屬于枯草芽孢桿菌。在上述文章中，作者通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明：在發(fā)酵初始添加 3 g/L 天冬氨酸、1.5 g/L苯丙氨酸和在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期晚期添加7 g/L谷氨酸使γ-聚谷氨酸產(chǎn)量分別提高12.6%、23.7%和31.7%。但是該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在著發(fā)酵培養(yǎng)基成本高的缺點(diǎn)，限制了它的廣泛推廣與應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用啤酒糟發(fā)酵生產(chǎn)γ-聚谷氨酸的方法，該方法解決了目前啤酒糟污染環(huán)境和γ-聚谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基成本過(guò)高的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)還沒(méi)有利用啤酒糟發(fā)酵生產(chǎn)γ-聚谷氨酸這方面的任何相關(guān)報(bào)道。

具體技術(shù)方案如下：

（1）將啤酒糟烘干、粉碎；

（2）加入1mol/L的硝酸溶液，直至完全浸沒(méi)啤酒糟，在60-80℃的條件下水解3-4h；

（3）水解液自然冷卻至常溫后，加入10mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)pH至7.0，4000r/min離心后獲得水解液；

（4）每1000mL水解液中加入4%的谷氨酸鈉制成發(fā)酵培養(yǎng)基，121℃滅菌15 min待用；

（5）接種3％-5％的枯草芽孢桿菌，在37℃的條件下發(fā)酵50-60h；

（6）固液分離，再提取發(fā)酵液中的γ-聚谷氨酸。

上述方法中，步驟（1）中，將濕啤酒糟在105℃烘箱中烘干至含水量10％左右，再進(jìn)行機(jī)械粉碎，過(guò)20-40目篩子篩分。

上述方法中，步驟（5）中，加入的枯草芽孢桿菌為Bacillus subtilis Z-115。

上述方法中，步驟（6）中，采用的提取步驟：發(fā)酵液于4000r/min離心10min除去菌體，上清液加入2.5倍體積無(wú)水乙醇，搖勻，4000r/min、5min離心得沉淀，沉淀用蒸餾水溶解，透析過(guò)夜，透析液加2倍體積無(wú)水乙醇，得到的沉淀物在105℃烘箱中干燥，得到γ-聚谷氨酸粗品。

本發(fā)明利用啤酒糟生產(chǎn)γ-聚谷氨酸，可顯著提高其附加值，為啤酒糟的資源化利用提供一條新的途徑，適合國(guó)家“十二五”規(guī)劃產(chǎn)業(yè)政策，應(yīng)用前景非常廣闊。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明解決了啤酒糟對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，首次提出利用啤酒糟來(lái)生產(chǎn)附加值高的γ-聚谷氨酸。

（2）利用啤酒糟生產(chǎn)γ-聚谷氨酸，解決了γ-聚谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基成本過(guò)高的問(wèn)題，培養(yǎng)基成本可以降低90%以上。

（3）目前啤酒糟的預(yù)處理一般均采用加入纖維素酶以提高啤酒糟的糖化率，但酶制劑價(jià)格昂貴，導(dǎo)致處理成本過(guò)高缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本發(fā)明采用的是硝酸，處理成本更低。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該明白的是，下述說(shuō)明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其進(jìn)行限定。如無(wú)特別說(shuō)明，下述實(shí)施例中出現(xiàn)的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。

實(shí)施例1

采用下述方法制備γ-聚谷氨酸：

1、將濕啤酒糟在105℃烘箱中烘干至含水量10％左右，再進(jìn)行機(jī)械粉碎，過(guò)20-40目篩子篩分。

2、加入1mol/L的硝酸溶液，直至完全浸沒(méi)啤酒糟，在60℃的條件下水解3h。

3、水解液自然冷卻至常溫后，加入10mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)pH至7.0，4000r/min離心后獲得水解液。

4、每1000mL水解液中加入4%的谷氨酸鈉制成發(fā)酵培養(yǎng)基，121℃滅菌15 min待用。

5、接種3％的枯草芽孢桿菌Z-115，在37℃的條件下發(fā)酵50h。

6、發(fā)酵液于4000r/min離心10min除去菌體，上清液加入2.5倍體積無(wú)水乙醇，搖勻，4000r/min、5min離心得沉淀，沉淀用蒸餾水溶解，透析過(guò)夜，透析液加2倍體積無(wú)水乙醇，得到的沉淀物在105℃烘箱中干燥，得到γ-聚谷氨酸粗品，產(chǎn)量為17.8g/L。

實(shí)施例2

采用實(shí)施例1的方法制備γ-聚谷氨酸，不同的是，步驟2采用的過(guò)程是：加入1mol/L的硝酸溶液，直至完全浸沒(méi)啤酒糟，在70℃的條件下水解3h。γ-聚谷氨酸的最終產(chǎn)量為18.8g/L。

實(shí)施例3

采用實(shí)施例1的方法制備γ-聚谷氨酸，不同的是，步驟5采用的過(guò)程是：接種5％的枯草芽孢桿菌，在37℃的條件下發(fā)酵60h，γ-聚谷氨酸的最終產(chǎn)量為19.2g/L。