本發(fā)明屬于生物發(fā)酵工程技術領域，尤其是一種利用玉米蛋白粉水解液替代部分豆粕水解液的溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法。
背景技術：
溫敏型谷氨酸發(fā)酵原料需要豐富的有機氮源，為菌體生長繁殖及代謝產(chǎn)酸提供所必需的各種氨基酸及有機氮，使菌體生長健壯，活力增強，大量積累谷氨酸。豆粕水解液是溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)工藝中常用的有機氮源，其價格相對較高，使原材料成本偏高。
玉米蛋白粉是玉米籽粒生產(chǎn)淀粉后的副產(chǎn)品，其蛋白質(zhì)含量較高，還含有維生素、無機鹽、纖維素等多種營養(yǎng)物質(zhì)，由于不含有毒有害物質(zhì)，不需進行在處理，可直接用作蛋白原料，所以多用作飼料使用。
溫敏型谷氨酸發(fā)酵工藝營養(yǎng)需求大，玉米蛋白粉作為一種優(yōu)質(zhì)的蛋白原料，其價格優(yōu)勢比較明顯，如果將價格低廉的玉米蛋白粉降解成小分子多肽、氨基酸作為發(fā)酵培養(yǎng)基的氮源，則可大大降低原料成本，又可以充分利用自身的原料優(yōu)勢，增加企業(yè)效益。
通過檢索，發(fā)現(xiàn)如下兩篇與本專利申請相關的專利公開文獻：
1、一種利用玉米深加工副產(chǎn)物發(fā)酵生產(chǎn)微生物飼料的方法(CN103815119A)本發(fā)明涉及一種利用玉米深加工副產(chǎn)物發(fā)酵生產(chǎn)微生物飼料的方法，屬于一種發(fā)酵生產(chǎn)微生物飼料的方法。首先采用蛋白酶處理玉米蛋白粉，使之水解為小分子的肽或者游離氨基酸，應用纖維素酶水解玉米纖維，使之最大程度水解為葡萄糖，兩種水解液與玉米浸泡水混合作為培養(yǎng)基，接種酵母菌進行發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后，對所得的產(chǎn)物進行噴霧干燥，得到成品微生物飼料。本發(fā)明的培養(yǎng)基中富含氮源，碳源，無機鹽，微量元素及維生素等生長因子，該方法可保證飼料酵母營養(yǎng)成分的完整性，所生產(chǎn)的飼料由于原料為玉米深加工副產(chǎn)物，原料成本降低，同時富含較高的營養(yǎng)價值。
2、酪酸梭狀芽孢桿菌液體培養(yǎng)基的制作方法(CN103045521A)本發(fā)明涉及一種培養(yǎng)基的制備方法，特別是酪酸梭狀芽孢桿菌液體培養(yǎng)基的制作方法。分別稱取玉米蛋白粉和豆餅粉，將二者混合均勻，先加水調(diào)漿，然后濕熱滅菌20分鐘，降溫到45℃，加菠蘿蛋白酶水解3小時，然后再加入中性蛋白酶繼續(xù)水解3小時，水解結(jié)束后高溫滅酶后過濾，將濾液稀釋至2Bx，加入0.3％牛肉膏、3％可溶性淀粉、0.05％氯化鈉、0.15％硫酸銨、七水硫酸亞鐵0.01％、七水硫酸鎂0.03％、碳酸鈣3％、在0.1-0.15MPa條件滅菌25-40分鐘，即得成品。本發(fā)明的培養(yǎng)基，利用玉米蛋白粉和豆餅粉的水解物代替價格較高的蛋白胨，同時價格昂貴的牛肉膏的用量也減少了40％，可以大大降低工業(yè)化生產(chǎn)酪酸梭狀芽孢桿菌的原料成本。
通過對比，本發(fā)明專利申請與上述專利公開文獻存在本質(zhì)的不同。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種利用玉米蛋白粉水解液替代部分豆粕水解液的溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法能穩(wěn)定溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)水平，降低生產(chǎn)中的原材料成本。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
一種利用玉米蛋白粉水解液替代部分豆粕水解液的溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法，發(fā)酵過程中使用玉米蛋白水解液代替溫敏型谷氨酸發(fā)酵工藝中的部分豆粕水解液制備發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸。
而且，所述玉米蛋白粉水解液代替50％的豆粕水解液制備發(fā)酵培養(yǎng)基。
而且，所述發(fā)酵培養(yǎng)基的原料配比如下：
淀粉水解糖40～60g/L；玉米蛋白粉水解液5～10g/L；豆粕水解液5～10g/L；糖蜜5～15mL/L；磷酸氫二鈉7～9g/L；氯化鉀2～4g/L；硫酸鎂1.4～1.6g/L；消泡劑0.1～0.3mL/L，pH為6.9～7.1，121℃滅菌20分鐘。
而且，所述玉米蛋白粉水解液的制備方法如下：
玉米蛋白粉采用酸法水解，水解條件為：取玉米蛋白粉，加入0.5～2.0倍質(zhì)量的硫酸，1～4倍質(zhì)量的水，水解溫度為100～120℃，水解時間為15～30小時，過濾后，得到玉米蛋白粉水解液。
而且，所述糖蜜為甜菜糖蜜。
而且，所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。
而且，具體步驟如下：
按15％的接種量將溫敏型谷氨酸菌的種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，采用連續(xù)流加無機氮源的方式補充氮源并控制發(fā)酵液的pH在6.8～7.2；同時，根據(jù)需要流加適量泡敵至泡沫消失，流加質(zhì)量濃度為500～800g/L的葡萄糖溶液將殘?zhí)强刂圃谫|(zhì)量分數(shù)為10g/L，發(fā)酵培養(yǎng)至28～32小時后發(fā)酵結(jié)束，即發(fā)酵得谷氨酸；
其中，所述葡萄糖溶液經(jīng)115℃滅菌20分鐘。
而且，所述無機氮源為質(zhì)量分數(shù)為28％的氨水或液氨。
而且，所述葡萄糖溶液的質(zhì)量濃度為600g/L。
本發(fā)明取得的優(yōu)點和積極效果是：
1、本發(fā)明提供了一種以玉米蛋白粉為原料，經(jīng)水解后替代部分豆粕水解液制備溫敏型谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基的方法，生產(chǎn)指標與正常發(fā)酵基本一致，該原材料來自淀粉生產(chǎn)的副產(chǎn)物，所以成本低廉，該方法在保證生產(chǎn)穩(wěn)定的同時，可有效降低發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的綜合生產(chǎn)成本，直接提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，適于在生產(chǎn)中全面推廣。
2、本方法不需要在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加玉米漿，發(fā)酵過程中的泡沫減小，不僅節(jié)省了消泡劑用量，還提高了罐容有效利用率，同時為后續(xù)提取減輕了負擔；另外，玉米漿中含有不溶性顆粒及部分不易高溫殺滅的微生物芽孢，本發(fā)明不添加玉米漿，可以降低發(fā)酵染菌的風險。
3、本方法整個工藝過程操作簡便，經(jīng)濟效益顯著，十分適合工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此，不能以下述實施例來限定本發(fā)明的保護范圍。
下述實施實例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所使用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
本發(fā)明在發(fā)酵過程中使用玉米蛋白粉水解液替代部分豆粕水解液制備發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸。采用本發(fā)明所述的玉米蛋白粉水解液替代部分豆粕水解液制備培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的操作方法和工藝控制條件，若不特別說明，均與完全采用豆粕水解液的培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)溫敏型谷氨酸菌種發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的公知操作方法和工藝控制條件一致。
實施例1
一種利用玉米蛋白粉水解液替代部分豆粕水解液的溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法，發(fā)酵過程中使用玉米蛋白水解液代替溫敏型谷氨酸發(fā)酵工藝中的部分豆粕水解液制備發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸；具體步驟如下：
(1)所使用的微生物菌株為溫敏型谷氨酸菌。
(2)發(fā)酵培養(yǎng)基：淀粉水解糖40g/L；玉米蛋白粉水解液5g/L；豆粕水解液5g/L；糖蜜5mL/L；磷酸氫二鈉7g/L；氯化鉀2g/L；硫酸鎂1.4g/L；消泡劑0.1mL/L。pH為6.9～7.1，121℃滅菌20分鐘。
(3)補加糖液：補加糖液為葡萄糖的質(zhì)量濃度為600g/L的葡萄糖液，115℃滅菌20分鐘。
(4)按15％的接種量將種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基，采用連續(xù)流加質(zhì)量分數(shù)28％的氨水的方式補充氮源并控制發(fā)酵液的pH在6.8～7.2；根據(jù)需要流加適量泡敵至泡沫消失，流加質(zhì)量濃度為600g/L的葡萄糖溶液將殘?zhí)强刂圃谫|(zhì)量分數(shù)為10g/L，發(fā)酵培養(yǎng)至28小時后發(fā)酵結(jié)束，即發(fā)酵得谷氨酸。
經(jīng)檢測，發(fā)酵產(chǎn)谷氨酸水平為177g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為67％。
實施例2
一種利用玉米蛋白粉水解液替代部分豆粕水解液的溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法，發(fā)酵過程中使用玉米蛋白水解液代替溫敏型谷氨酸發(fā)酵工藝中的部分豆粕水解液制備發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸；具體步驟如下：
(1)所使用的微生物菌株為溫敏型谷氨酸菌。
(2)發(fā)酵培養(yǎng)基：淀粉水解糖50g/L；玉米蛋白粉水解液5g/L；豆粕水解液10g/L；糖蜜10mL/L；磷酸氫二鈉8g/L；氯化鉀3g/L；硫酸鎂1.5g/L；消泡劑0.2mL/L。pH為6.9～7.1，121℃滅菌20分鐘；
所述玉米蛋白粉水解液的制備方法如下：
玉米蛋白粉采用酸法水解，水解條件為：取玉米蛋白粉，加入0.5～2.0倍質(zhì)量的硫酸，1～4倍質(zhì)量的水，水解溫度為100～120℃，水解時間為15～30小時，過濾后，得到玉米蛋白粉水解液；
所述糖蜜為甜菜糖蜜；
所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。
(3)補加糖液：補加糖液為葡萄糖的質(zhì)量濃度為700g/L的葡萄糖液，115℃滅菌20分鐘。
(4)按15％的接種量將種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基，采用連續(xù)流加質(zhì)量分數(shù)28％的液氨的方式補充氮源并控制發(fā)酵液的pH在6.8～7.2；根據(jù)需要流加適量泡敵至泡沫消失，流加質(zhì)量濃度為700g/L的葡萄糖溶液將殘?zhí)强刂圃谫|(zhì)量分數(shù)為10g/L，發(fā)酵培養(yǎng)至30小時后發(fā)酵結(jié)束，即發(fā)酵得谷氨酸。
經(jīng)檢測，發(fā)酵產(chǎn)谷氨酸水平為186g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為68％。
實施例3
一種利用玉米蛋白粉水解液替代部分豆粕水解液的溫敏型谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)方法，發(fā)酵過程中使用玉米蛋白水解液代替溫敏型谷氨酸發(fā)酵工藝中的部分豆粕水解液制備發(fā)酵培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸；具體步驟如下：
(1)所使用的微生物菌株為溫敏型谷氨酸菌。
(2)發(fā)酵培養(yǎng)基：淀粉水解糖60g/L；玉米蛋白粉水解液10g/L；豆粕水解液10g/L；糖蜜15mL/L；磷酸氫二鈉9g/L；氯化鉀4g/L；硫酸鎂1.6g/L；消泡劑0.3mL/L。pH為6.9～7.1，121℃滅菌20分鐘；
所述玉米蛋白粉水解液的制備方法如下：
玉米蛋白粉采用酸法水解，水解條件為：取玉米蛋白粉，加入0.5～2.0倍質(zhì)量的硫酸，1～4倍質(zhì)量的水，水解溫度為100～120℃，水解時間為15～30小時，過濾后，得到玉米蛋白粉水解液；
所述糖蜜為甜菜糖蜜；
所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。
(3)補加糖液：補加糖液為葡萄糖的質(zhì)量濃度為800g/L的葡萄糖液，115℃滅菌20分鐘。
(4)按15％的接種量將種子液接入發(fā)酵培養(yǎng)基，采用連續(xù)流加質(zhì)量分數(shù)28％的氨水的方式補充氮源并控制發(fā)酵液的pH在6.8～7.2；根據(jù)需要流加適量泡敵至泡沫消失，流加質(zhì)量濃度為800g/L的葡萄糖溶液將殘?zhí)强刂圃谫|(zhì)量分數(shù)為10g/L，發(fā)酵培養(yǎng)至32小時后發(fā)酵結(jié)束，即發(fā)酵得谷氨酸。
經(jīng)檢測，發(fā)酵產(chǎn)谷氨酸水平為192g/L，糖酸轉(zhuǎn)化率為69％。
本發(fā)明的相關檢測結(jié)果：
采用本發(fā)明所述方法制備的培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸與采用公知培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的技術指標對比如表1所示:
表1采用本發(fā)明所述方法制備的培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸與采用公知培養(yǎng)基發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸的技術指標對比表
由以上生產(chǎn)試驗結(jié)果可以看出，用玉米蛋白水解液代替部分豆粕水解液進行發(fā)酵配料，谷氨酸發(fā)酵的各項生產(chǎn)指標未有明顯的降低，產(chǎn)酸率和糖酸轉(zhuǎn)化率與原工藝基本一致。證明該發(fā)明在溫敏型谷氨酸發(fā)酵工藝生產(chǎn)中全面推廣是可行的。