一種發酵生產賴氨酸鹽酸鹽的工藝的制作方法
【專利摘要】本發明屬于氨基酸生產領域，公開了一種發酵生產賴氨酸鹽酸鹽的工藝，其包括如下步驟：1)結晶葡萄糖母液的產生，2)制備培養基和發酵，3)過濾除菌，4)脫色，5)結晶以及6)制備飼料。本發明生產工藝制得產品產率和純度高，大量使用了工業廢料，降低企業成本，減少污染，提高資源利用率。
【專利說明】-種發酵生產賴氨酸鹽酸鹽的工藝
[0001]
【技術領域】 本發明屬于氨基酸生產【技術領域】，具體涉及一種發酵生產賴氨酸鹽酸鹽的工藝。
[0002]
【背景技術】 賴氨酸是人體必需氨基酸之一，能促進人體發育、增強免疫功能，并有提高中樞神經組 織功能的作用。賴氨酸為堿性必需氨基酸。由于谷物食品中的賴氨酸含量甚低，且在加工過 程中易被破壞而缺乏，故稱為第一限制性氨基酸。賴氨酸是人體需要的一種氨基酸，一種不 可缺少的營養物質。人們知道，蛋白質是構成人體細胞的主要成份，食物中的蛋白質進入人 體后經過消化先分解成氨基酸，然后人體又利用這些氨基酸再合成新的人體蛋白質，如免 疫抗體、消化酶、血漿蛋白、生長激素等都是合成后的人體蛋白質。在合成蛋白質的各種氨 基酸中，L-賴氨酸是最重要的一種，少了它，其它氨基酸就受到限制或得不到利用，科學家 稱它為人體第一必需氨基酸。科學家還發現，L-賴氨酸是控制人體生長的重要物質抑長素 (Somatotation, ss)中最重要的也是最必需的成份，對人的中樞神經和周圍神經系統都起 著重要作用。人體不能自身合成L-賴氨酸，必須從食物中吸取賴氨酸是幫助其它營養物質 被人體充分吸收和利用的關鍵物質，人體只有補充了足夠的L-賴氨酸才能提高食物蛋白 質的吸收和利用，達到均衡營養，促進生長發育。目前，生產賴氨酸的主要方法包括二步發 酵法，直接發酵法，酶法等。但是，目前發酵培養基的成本較高，很多生產氨基酸的企業面臨 虧損，如何降低發酵成本是企業需要解決的問題。
[0003] 結晶葡萄糖生產中，在結晶分離葡萄糖后，會存留大量的母液，這些母液干物濃度 在50 %左右，還原糖（DE值）含量在88 %左右。由于該母液干物濃度低，極易發酵，存儲期 不能超過兩天，加之其含水量50%左右，限制了遠途運輸，商品價值極低，而且成為新污染 的可能又極大。母液回收重新結晶提取結晶葡萄糖，又會影響結晶葡萄糖的品質，不利用又 會增加生產成本,造成極大的浪費。
[0004] 目前結晶葡萄糖生產企業中一部分將產生的母液返回糖化工序重新糖化、濃縮、 結晶生產結晶葡萄糖，隨著母液返回次數的增加，結晶葡萄糖的質量會大幅下降且保存過 程中易結塊，因此需定期外排母液；其余企業生產全糖粉，主要用于中低檔食品的食品甜味 齊IJ、固體飲料及餅干中，但市場需求量不大且分布較散。
[0005]
【發明內容】
為了解決上述問題，降低企業成本，減少污染，提高資源利用率，本發明提出一種發酵 生產賴氨酸鹽酸鹽的工藝。
[0006] 為了實現上述目的，本發明是通過如下技術方案來實現的： 一種發酵生產賴氨酸鹽酸鹽的工藝，其包括如下步驟：1)結晶葡萄糖母液的產生，2)制 備培養基和發酵，3)過濾除菌，4)脫色，5)結晶以及6)制備飼料； 具體地，包括以下步驟： 1)結晶葡萄糖母液的產生： A :將糖液用活性炭脫色30min，再經過離子交換，將鹽份和色素去除，使得透光率 ^ 98% ； B :加入珍珠巖助濾劑，攪拌脫色30分鐘，然后過濾； C :將濾液濃縮蒸發至70-72%，然后結晶，離心分離晶體和母液，所得結晶體烘干后作 為成品出售，所得母液即為結晶葡萄糖母液； 2) 制備培養基和發酵： 選取谷氨酸棒狀桿菌ATCC14997和黃色短桿菌ATCC14067作為發酵菌株；將兩種菌液 按照體積比為I : 1混合，兩種菌液的濃度均為IX IO8個/mL，混合菌液接入種子培養基 中，接種量5%，培養至對數期，制得種子液；所述種子培養基：結晶葡萄糖母液2t、酵母粉 140kg、玉米楽420 kg、MgS0435 kg、KH2P0463kg、對氨基苯甲酸9. lkg、硫酸銨35kg、七水硫 酸亞鐵70kg，120°C滅菌15min，即得。
[0007] 將種子液按照10%的接種量接種至發酵罐，進行好氧發酵，發酵48小時制得發酵 液，發酵過程中持續加氯化銨作為發酵液中和劑，使酵液出料pH在7. 0-7. 2 ;發酵罐培養 基：葡萄糖母液2t、玉米楽300 kg、氯化銨200kg、豆柏120kg、MgS0450 kg、KH2PO4 38kg、對 氨基苯甲酸15kg、七水硫酸亞鐵10kg，120°C滅菌15min，即得； 3) 過濾除菌： 發酵液經微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然后將濾過液繼續進行超膜過 濾，收集濃縮液和滲透液；將上述截留物和濃縮液合并為混合料液備用；其中，微濾膜為無 機陶瓷膜，截留分子量為2000麗，微濾溫度為40°C ;超濾膜截留分子量為300麗，超濾溫度 為 40°C ; 4) 脫色： 將滲透液泵入脫色罐進行脫色處理，脫色罐中添加占滲透液質量〇. 5%的活性炭，控制 脫色罐內的溫度為45-50°C，脫色30min后用板框過濾去除活性炭得到液體A ; 5) 結晶：將液體A真空濃縮至固含量為70%，然后用鹽酸調節PH7. 0后進入多效連 續蒸發結晶器，離心分離，得到濕晶和母液；最后將濕晶用沸騰床50°C烘干，即得；運行過 程中，多效連續蒸發結晶器蒸汽壓力控制在0. 20-0. 55MPa，進料量30-35m3/h，一效溫度 85-96°C、四效溫度49-65°C，出料濃度25Be° ; 6) 制備飼料： 將步驟3)所得混合料液和步驟5)所得母液合并得到液體B，然后往液體B中添加小麥 秸桿粉、豆柏、花生殼粉以及麥麩，1000-1200轉/min攪拌4-5min，通入蒸汽升溫至KKTC， 蒸餾15分鐘；然后將蒸餾物烘干，粉碎機粉碎即得；其中，小麥秸桿粉、豆柏、花生殼粉以及 麥麩分別占液體B質量的8-10%，5-6 %，3-4%和1-2%。
[0008] 本發明取得的有益效果主要包括： 本發明將結晶葡萄糖廢母液用作賴氨酸發酵的原料，降低了原料成本，使得廢物再利 用，整個過程無廢棄物產生，真正實現了變廢為寶和節能減排；本發明采用兩種發酵菌株 合理配伍，協同作用強，可大大提高了發酵效率；本發明結晶葡萄糖母液中所含的大量還原 糖，少量蛋白質、生物素正好可以被賴氨酸生產菌所利用，本發明既避免了原料的浪費節約 成本，又生產出了賴氨酸和高蛋白飼料產品，給企業帶來了豐厚的利潤，扭轉了氨基酸生產 企業的虧損現狀。本發明大幅度降低了賴氨酸鹽酸鹽生產中硫酸銨、液氨、硫酸等原材料消 耗，既提高了整體收率，同時實現了賴氨鹽酸鹽清潔化生產。
[0009]
【具體實施方式】 為了使本【技術領域】的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請具體實 施例，對本發明進行更加清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實 施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造 性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。
[0010] 實施例1 一種發酵生產賴氨酸鹽酸鹽的工藝，其包括如下步驟：1)結晶葡萄糖母液的產生，2)制 備培養基和發酵，3)過濾除菌，4)脫色，5)結晶以及6)制備飼料；具體包括以下步驟： 1) 結晶葡萄糖母液的產生： A :將玉米淀粉酶解制得的糖液用活性炭脫色30min，再經過離子交換，將鹽份和色素 去除，使得透光率> 98%; B :加入珍珠巖助濾劑，攪拌脫色30分鐘，然后過濾； C :將濾液濃縮蒸發至70%，然后結晶，離心分離晶體和母液，所得結晶體烘干后作為成 品出售，所得母液即為結晶葡萄糖母液； 2) 制備培養基和發酵： 選取谷氨酸棒狀桿菌 ATCC14997 (可參見 Appl Microbiol Biotechnol. 2010 Aug;87(5) :1855-66.等）和黃色短桿菌 ATCC14067 (可參見 CN1305009A 以及 CN1284560A 等文獻)作為發酵菌株；將兩種菌液按照體積比為I : 1混合，兩種菌液的濃度均為IXlO8 個/mL，混合菌液接入種子培養基中，接種量5%，培養至對數期，制得種子液；所述種子培養 基：結晶葡萄糖母液2t、酵母粉140kg、玉米漿420 kg、MgS0435 kg、KH2P0463kg、對氨基苯甲 酸9. lkg、硫酸銨35kg、七水硫酸亞鐵70kg，120°C滅菌15min，即得。
[0011] 將種子液按照10%的接種量接種至發酵罐，進行好氧發酵，發酵48小時制得發酵 液，發酵過程中持續加氯化銨作為發酵液中和劑，使發酵液出料pH在7. 0-7. 2 ;發酵罐培養 基：葡萄糖母液2t、玉米楽300 kg、氯化銨200kg、豆柏120kg、MgS0450 kg、KH2PO4 38kg、對 氨基苯甲酸15kg、七水硫酸亞鐵10kg，120°C滅菌15min，即得；其中，發酵液中賴氨酸含量 為18. 6g/100ml，較谷氨酸棒狀桿菌ATCC14997或黃色短桿菌ATCC14067單一菌株發酵提高 30%以上。
[0012] 3)過濾除菌： 發酵液經微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然后將濾過液繼續進行超膜過 濾，收集濃縮液和滲透液；將上述截留物和濃縮液合并為混合料液備用；其中，微濾膜為無 機陶瓷膜，截留分子量為2000麗，微濾溫度為40°C ;超濾膜截留分子量為300麗，超濾溫度 為 40°C ; 4) 脫色： 將滲透液泵入脫色罐進行脫色處理，脫色罐中添加占滲透液質量〇. 5%的活性炭，控制 脫色罐內的溫度為50°C，脫色30min后用板框過濾去除活性炭得到液體A ; 5) 結晶：將液體A真空濃縮至固含量為70%，然后用鹽酸調節PH7. 0后進入多效連續 蒸發結晶器，離心分離，得到濕晶和母液；最后將濕晶用沸騰床50°C烘干，即得；運行過程 中，多效連續蒸發結晶器蒸汽壓力控制在〇. 35MPa，進料量30m3/h，一效溫度85°C、四效溫 度55°C，出料濃度25Be° ;所得晶體含量大于98. 5% ; 6) 制備飼料： 將步驟3)所得混合料液和步驟5)所得母液合并得到液體B，然后往液體B中添加小麥 秸桿粉、豆柏、花生殼粉以及麥麩，1000-1200轉/min攪拌4-5min，通入蒸汽升溫至KKTC， 蒸餾15分鐘；然后將蒸餾物烘干，粉碎機粉碎即得；其中，小麥秸桿粉、豆柏、花生殼粉以及 麥麩分別占液體B質量的8%，5%，3%和1%。經檢測，該飼料蛋白含量36. 7%，無機礦物質含 量5. 4%，賴氨酸組分含量6. 2%，其余為淀粉、糖類物質及少量其他氨基酸。
[0013] 實施例2 一種發酵生產賴氨酸鹽酸鹽的工藝，其包括如下步驟：1)結晶葡萄糖母液的產生，2)制 備培養基和發酵，3)過濾除菌，4)脫色，5)結晶以及6)制備飼料； 具體包括以下步驟： 1) 結晶葡萄糖母液的產生： A :將糖液用活性炭脫色30min，再經過離子交換，將鹽份和色素去除，使得透光率 ^ 98% ； B :加入珍珠巖助濾劑，攪拌脫色30分鐘，然后過濾； C :將濾液濃縮蒸發至72%，然后結晶，離心分離晶體和母液，所得結晶體烘干后作為成 品出售，所得母液即為結晶葡萄糖母液； 2) 制備培養基和發酵： 選取谷氨酸棒狀桿菌ATCC14997和黃色短桿菌ATCC14067作為發酵菌株；將兩種菌液 按照體積比為I : 1混合，兩種菌液的濃度均為IXlO8個/mL，混合菌液接入種子培養基 中，接種量5%，培養至對數期，制得種子液；所述種子培養基：結晶葡萄糖母液2t、酵母粉 140kg、玉米楽420 kg、MgS0435 kg、KH2P0463kg、對氨基苯甲酸9. lkg、硫酸銨35kg、七水硫 酸亞鐵70kg，120°C滅菌15min，即得。
[0014] 將種子液按照10%的接種量接種至發酵罐，進行好氧發酵，發酵48小時制得發酵 液，發酵過程中持續加氯化銨作為發酵液中和劑，使發酵液出料PH在7. 2 ;發酵罐培養基： 葡萄糖母液2t、玉米楽300 kg、氯化銨200kg、豆柏120kg、MgS0450 kg、KH2PO4 38kg、對氨 基苯甲酸15kg、七水硫酸亞鐵10kg，120°C滅菌15min，即得；其中，發酵液中賴氨酸含量為 18. 7g/100ml，較谷氨酸棒狀桿菌ATCC14997或黃色短桿菌ATCC14067單一菌株發酵提高 30%以上。
[0015] 3)過濾除菌： 發酵液經微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然后將濾過液繼續進行超膜過 濾，收集濃縮液和滲透液；將上述截留物和濃縮液合并為混合料液備用；其中，微濾膜為無 機陶瓷膜，截留分子量為2000麗，微濾溫度為40°C ;超濾膜截留分子量為300麗，超濾溫度 為 40°C ; 4) 脫色： 將滲透液泵入脫色罐進行脫色處理，脫色罐中添加占滲透液質量〇. 5%的活性炭，控制 脫色罐內的溫度為45°C，脫色30min后用板框過濾去除活性炭得到液體A ; 5) 結晶：將液體A真空濃縮至固含量為70%，然后用鹽酸調節PH7.0后進入多效連續 蒸發結晶器，離心分離，得到濕晶和母液；最后將濕晶用沸騰床50°C烘干，即得；運行過程 中，多效連續蒸發結晶器蒸汽壓力控制在〇. 55MPa，進料量35m3/h，一效溫度96°C、四效溫 度60°C，出料濃度25Be° ;所得晶體含量大于98. 5% ; 6)制備飼料： 將步驟3)所得混合料液和步驟5)所得母液合并得到液體B，然后往液體B中添加小 麥結桿粉、豆柏、花生殼粉以及麥麩，1200轉/min攪拌5min，通入蒸汽升溫至100°C，蒸饋 15分鐘；將蒸餾物烘干，粉碎機粉碎即得；其中，小麥秸桿粉、豆柏、花生殼粉以及麥麩分別 占液體B質量的10%，6%，4%和1%。經檢測，該飼料蛋白含量37. 3%，無機礦物質含量5. 1%， 賴氨酸組分含量6. 7%，其余為淀粉、糖類物質及少量其他氨基酸。
[0016] 最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的若干個具體實施例。顯然，本發 明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容 直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種發酵生產賴氨酸鹽酸鹽的工藝，其特征在于，所述工藝包括如下步驟：1)結晶 葡萄糖母液的產生，2)制備培養基和發酵，3)過濾除菌，4)脫色，5)結晶以及6)制備飼料。
2. 如權利要求1所述的工藝，所述1)結晶葡萄糖母液的產生，包括如下步驟： A :將糖液用活性炭脫色30min，再經過離子交換，將鹽份和色素去除，使得透光率 ^ 98% ； B :加入珍珠巖助濾劑，攪拌脫色30分鐘，然后過濾； C :將濾液濃縮蒸發至70-72%，然后結晶，離心分離晶體和母液，所得結晶體烘干后作 為成品出售，所得母液即為結晶葡萄糖母液。
3. 如權利要求1-2任其一所述的工藝，所述2)制備培養基和發酵，包括如下步驟： 將谷氨酸棒狀桿菌ATCC14997和黃色短桿菌ATCC14067按照體積比為I : 1混合得到 混合菌液，混合菌液接入種子培養基中，接種量5%，培養制得種子液；將種子液按照10%的 接種量接種至發酵罐，進行好氧發酵，發酵48小時制得發酵液，發酵過程中持續加氯化銨 作為發酵液中和劑，使發酵液出料pH在7. 0-7. 2 ; 所述種子培養基按照如下方法制備：結晶葡萄糖母液2噸、酵母粉140kg、玉米漿420 kg、MgS0435 kg、KH2P0463kg、對氨基苯甲酸9. lkg、硫酸銨35kg、七水硫酸亞鐵70kg，120°C 滅菌15min，即得； 所述發酵罐培養基按照如下方法制備：葡萄糖母液2噸、玉米漿300kg、氯化銨200kg、 豆柏120kg、MgSO4 50 kg、KH2PO4 38kg、對氨基苯甲酸15kg、七水硫酸亞鐵10kg，120°C滅菌 15min，即得。
4. 如權利要求1-3任其一所述的工藝，所述3)過濾除菌，包括如下步驟： 發酵液經微濾膜過濾除菌，分別收集截留物和濾過液；然后將濾過液繼續進行超濾 膜過濾，收集濃縮液和滲透液；將上述截留物和濃縮液合并為混合料液備用；其中，所述 微濾膜為無機陶瓷膜，截留分子量為2000MW，微濾溫度為40°C ;所述超濾膜截留分子量為 300MW，超濾溫度為40°C。
5. 如權利要求1-4任其一所述的工藝，其特征在于， 所述4)脫色，包括如下步驟： 將滲透液泵入脫色罐進行脫色處理，脫色罐中添加占滲透液質量〇. 5%的活性炭，控制 脫色罐內的溫度為45-50°C，脫色30min后用板框過濾去除活性炭得到液體A ; 所述5)結晶，包括如下步驟： 將液體A真空濃縮至固含量為70%，然后用鹽酸調節PH7.0后進入多效連續蒸發結晶 器，離心分離，得到濕晶和母液；最后將濕晶用沸騰床50°C烘干，即得賴氨酸鹽酸鹽。
6. 如權利要求1-5任其一所述的工藝，其特征在于， 所述5)制備飼料，包括如下步驟： 將步驟3)所得混合料液和步驟5)所得母液合并得到液體B，然后往液體B中添加小 麥秸桿粉、豆柏、花生殼粉以及麥麩，1000-1200轉/min攪拌4-5min，隨后通入蒸汽升溫至 KKTC，蒸餾15分鐘；最后將蒸餾物烘干，粉碎機粉碎即得；其中，小麥秸桿粉、豆柏、花生殼 粉以及麥麩分別占液體B質量的8-10%，5-6 %，3-4%和1-2%。
【文檔編號】C12R1/15GK104212870SQ201410507164
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】郭永波, 董力青, 金同同 申請人:呼倫貝爾東北阜豐生物科技有限公司