專利名稱：一種可替代蛋白質原料的生物蛋白及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種生物醫藥領域，特別涉及一種可替代蛋白質原料的生物蛋白及其生產方法。背景技術：
近年來，頭孢類藥物以其療效好、毒性低而得到迅速發展，目前已占到抗感染類藥物市場份額的50%以上。作為半合成頭孢類藥物的最重要中間體7-氨基頭孢霉烷酸(7-ACA)， 工業上是利用頂頭孢霉菌產生的頭孢菌素C經化學或酶法裂解而生產的。據估計，全世界頭孢菌素C發酵生產企業每年產生的頭孢菌素C菌渣在幾十萬噸，由于其中含有抗生素殘留及其他未知的不安全因素，因此被列為危險廢棄物而受到環保部門的嚴格監管。目前，國外企業一般是將頭孢菌素C菌渣進行焚燒處理，處理費用較高；國內企業一般是用菌渣生產有機肥。由于有機肥生產附加值較低及生產技術落后，因此頭孢菌素C 菌渣的處理已成為企業沉重的經濟負擔，同時處理過程中也造成了嚴重的環境污染。經分析，頭孢菌素C菌渣中蛋白質含量占到干物質的42%左右，接近豆餅粉、花生餅粉的蛋白質含量。抗生素發酵工業每年要消耗大量蛋白質原料，而我國是蛋白質原料缺乏大國，每年都需要從國外大量進口，如果能將頭孢菌素C菌渣經過一定的技術手段處理加工，分解破壞掉對頭孢菌素C生產發酵有害的代謝物質，使之成為能夠被頂頭孢霉菌易于利用的生物蛋白原料，不僅能大幅度地降低生產成本，而且能極大地減輕環保壓力，是一件具有重要益義的工作。
發明內容
本發明為了彌補現有技術的不足，提供了一種工藝簡單、成本低廉且環保的可替代蛋白質原料的生物蛋白及其生產方法。本發明是通過如下技術方案實現的
一種可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于包括如下步驟
(1)以頭孢菌素C菌渣為主料，配以干菌渣重量10-20%的碳源物質，制成固體或液體生物培養基，制取固體培養基時，還需加入碳源物質調整水分含量至42-48% ；制取液體培養基時，可加入干菌渣重量0- 的葡萄糖、干菌渣重量0-1%的硫酸銨、干菌渣重量0-1%的碳酸鈣，液體生物培養基最終固形物含量控制在12-20% ；
(2)將上述生物培養基滅菌，再接入生物培養基重量2%的培養成熟的微生物種子液， 發酵觀-32小時至酶活力達到高峰，即得到一種富含生物酶的發酵物，此發酵物作為生物蛋白I。該可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于還包括步驟(3)，步驟 (3 )為用頭孢菌素C菌渣調整水分含量在78-82 %，使之成為流體，或用頭孢菌素C菌渣調整固形物含量在18-20%，使之成為流體，如果是超濾后得到的頭孢菌素C菌渣，則可以直接使用；如果是經板框壓榨后得到的菌渣或經干燥后的菌渣粉，則加入自來水攪拌均勻即可， 向頭孢菌素C菌渣中加入質量份數為的濃氨水或質量分數為40%的氫氧化鈉溶液，調
3整PH在5. 8-6. 2，然后加入干菌渣重量1-3%的生物蛋白I，在連續攪拌狀態下，酶解處理 38-42小時即得到一種黃褐色到淺棕褐色的液態生物蛋白II。該可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于還包括步驟(4)，步驟(4)為液態生物蛋白II經干燥得到固態生物蛋白III。該可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于還包括步驟(5)，步驟 (5)為檢測生物蛋白中的蛋白質含量；計算頭孢菌素C發酵培養基中，替代蛋白質原料所需要的生物蛋白投入量
生物蛋白投入量=被替代蛋白質原料的蛋白質總量/生物蛋白中的蛋白質含量。步驟(1)中頭孢菌素C菌渣為經過超濾膜處理所得到的新鮮菌渣、經過板框壓濾機壓濾所得到的新鮮濾餅或經過干燥處理得到的菌渣干粉；碳源物質為玉米粉、麥麩、豆餅粉中的一種或多種。步驟(2)中固體培養基100°C滅菌0. 5-2小時，液體培養基121°C滅菌0. 5小時。步驟(2)中微生物種子液為霉菌、酵母菌或細菌中的至少一種；霉菌種子液濃度 ^ 酵母菌、細菌種子液菌種數量3 10億/ml。接入的微生物菌種可以是單一菌種，也可以是復合菌種，但每個菌種在接入前，都必須是經過單獨培養的純菌種。一種可替代蛋白質原料的生物蛋白，其特征在于是由頭孢菌素C菌渣經步驟(1) 和步驟(2)所述的方法將微生物直接發酵處理得到的生物蛋白I，或由生物蛋白I經步驟 (3)所述的方法酶解得到的生物蛋白II或由生物蛋白II經步驟(4)所述的方法干燥得到的生物蛋白III。本發明可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，是一種利用生物技術對頭孢菌素C菌渣進行處理加工而生產生物蛋白并用于替代蛋白質原料的方法，通過生物技術破壞掉頭孢菌素C菌渣中對頭孢菌素C發酵菌種有抑制作用的一些代謝產物，使發酵生產過程能夠順利進行；將頭孢菌素C菌渣降解成小分子的物質，如氨基酸、多肽、雜多糖、可溶性蛋白質、幾丁質碎片，使之能被頭孢菌素C發酵菌種快速吸收利用，縮短生產周期，提高發酵指數；大幅度降低頭孢菌素C菌渣在發酵液中的粘稠度，使其大比例地代替蛋白質原料成為可能；本發明生產的生物蛋白是一種由頭孢菌素C菌渣經微生物直接好氧或厭氧發酵處理，脫除有害物質的產品，能以任意比例替代頭孢菌素C發酵培養基中的蛋白質原料，使用本發明生產的生物蛋白替代蛋白質原料，從而大幅度降低了生產成本，且環保，對環境無污
^fe O本發明可替代蛋白質原料的生物蛋白及其生產方法的有益效果是將頭孢菌素C 菌渣經生物處理而得到一種生物蛋白產品，可替代頭孢菌素C發酵培養基中除玉米漿外的其余蛋白質原料，工藝簡單，生物蛋白生產成本低廉，適合于大規模工業化推廣；替代蛋白質原料的比例高、使用效果好，經濟效益明顯；處理頭孢菌素C菌渣安全、徹底、批量大，環保優勢明顯。
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。附圖為本發明生物蛋白生產工藝流程圖。
具體實施方式
實施例1
4該可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，包括如下步驟
(1)取頭孢菌素C發酵生產中超濾后所得的菌渣1000L(干菌渣6700公斤)，經檢測其固形物含量為18. 6% ；加入1000公斤麥麩，混合攪拌，制得呈顆粒狀的疏松固體培養基，總水分含量在48% ；
(2)將培養基輸送進蒸汽滅菌器中滅菌，100°C保持1小時；之后冷卻至35°C準備接種； 將經過純粹培養的100L AS. 3. 350黑曲霉種子液接入滅過菌的固體培養基中，35°C培養30 小時得生物蛋白I，經檢測其蛋白酶活力為3567u/g ；
(3)取40噸經超濾后所得的頭孢菌素C菌渣，加質量分數為40%的氫氧化鈉溶液調節 PH至6.0;加入步驟(2)中制得的生物蛋白I 800公斤，在1400轉/小時的攪拌轉速下，反應40小時得液態生物蛋白II，經檢測，其蛋白質含量為8. 6%，CPC、DCPC、DOCPC含量都為 0 ；
(5)每批120立方頭孢菌素C發酵罐的蛋白質原料投料量為玉米漿4250L，豆餅粉450 公斤，花生餅粉1700公斤，谷朊粉1180公斤；以生物蛋白替代全部豆餅粉、花生餅粉、谷朊粉，則被替代的蛋白質總量為
豆餅粉投料量*豆餅粉蛋白質含量+花生餅粉投料量*花生餅粉蛋白質含量+谷朊粉投料量*谷朊粉蛋白質含量=450*0. 42+1700*0. 405+1180*0. 75=1762公斤；
每批需投入的生物蛋白量
替代的蛋白質總量/生物蛋白的蛋白含量=1762/0. 086=20488公斤；
頭孢菌素C發酵生產情況比較
權利要求
1.一種可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于包括如下步驟(1)以頭孢菌素C菌渣為主料，配以干菌渣重量10-20%的碳源物質，制成固體或液體生物培養基；(2)將上述生物培養基滅菌，再接入生物培養基重量2%的培養成熟的微生物種子液， 發酵觀-32小時至酶活力達到高峰，即得到一種富含生物酶的發酵物，此發酵物作為生物蛋白I。
2.根據權利要求1所述的可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于還包括步驟(3)，步驟(3)為向頭孢菌素C菌渣中加入質量份數為的濃氨水或質量分數為 40%的氫氧化鈉溶液，調整PH在5. 8-6. 2，然后加入干菌渣重量的生物蛋白I，在連續攪拌狀態下，酶解處理38-42小時即得到一種黃褐色到淺棕褐色的液態生物蛋白II。
3.根據權利要求2所述的可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于還包括步驟(4)，步驟(4)為液態生物蛋白II經干燥得到固態生物蛋白III。
4.根據權利要求1、2或3所述的可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于還包括步驟(5)，步驟(5)為檢測生物蛋白中的蛋白質含量；計算頭孢菌素C發酵培養基中，替代蛋白質原料所需要的生物蛋白投入量生物蛋白投入量=被替代蛋白質原料的蛋白質總量/生物蛋白中的蛋白質含量。
5.根據權利要求1所述的可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于步驟(1)中頭孢菌素C菌渣為經過超濾膜處理所得到的新鮮菌渣、經過板框壓濾機壓濾所得到的新鮮濾餅或經過干燥處理得到的菌渣干粉；碳源物質為玉米粉、麥麩、豆餅粉中的一種或多種。
6.根據權利要求1所述的可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于步驟(1)中制取液體培養基時，加入干菌渣重量0- 的葡萄糖、干菌渣重量0-1%的硫酸銨、 干菌渣重量0-1%的碳酸鈣。
7.根據權利要求1所述的可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于步驟(1)中制取固體培養基時，還需加入碳源物質調整水分含量至42-48% ；液體生物培養基最終固形物含量控制在12-20% ；用頭孢菌素C菌渣調整水分含量在78-82%，使之成為流體，用頭孢菌素C菌渣調整固形物含量在18-20%，使之成為流體。
8.根據權利要求1所述的可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于步驟(2)中固體培養基100°C滅菌0. 5-2小時，液體培養基121°C滅菌0. 5小時。
9.根據權利要求1所述的可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于步驟(2)中微生物種子液為霉菌、酵母菌或細菌中的至少一種；霉菌種子液濃度3 24% ；酵母菌、細菌種子液菌種數量3 10億/ml。
10.一種可替代蛋白質原料的生物蛋白，其特征在于是由頭孢菌素C菌渣經權利要求 1所述的方法將微生物直接發酵處理得到的生物蛋白I，或由生物蛋白I經權利要求2所述的方法酶解得到的生物蛋白II或由生物蛋白II經權利要求3所述的方法干燥得到的生物蛋白III。
全文摘要
本發明涉及一種生物醫藥領域，特別公開了一種可替代蛋白質原料的生物蛋白及其生產方法。該可替代蛋白質原料的生物蛋白的生產方法，其特征在于包括如下步驟以頭孢菌素C菌渣為主料，配以碳源物質，制成固體或液體生物培養基；將上述生物培養基滅菌，再接入微生物種子液，發酵28-32小時即得到生物蛋白Ⅰ。本發明的有益效果是將頭孢菌素C菌渣經生物處理而得到一種生物蛋白產品，可替代頭孢菌素C發酵培養基中除玉米漿外的其余蛋白質原料，工藝簡單，生物蛋白生產成本低廉，適合于大規模工業化推廣；替代蛋白質原料的比例高、使用效果好，經濟效益明顯；處理頭孢菌素C菌渣安全、徹底、批量大，環保優勢明顯。
文檔編號C12P21/06GK102392008SQ20111022988
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月11日 優先權日2011年8月11日
發明者于海勤, 彭繼先 申請人:菏澤睿智科技開發有限公司