本發明涉及一種利用餐廚垃圾發酵生產γ-聚谷氨酸的方法，屬于生物工程領域。
背景技術：
餐廚垃圾是居民在生活消費過程中形成的生活廢物，主要包括糧食、蔬菜、油脂和肉骨等，極易腐爛變質，散發惡臭。但是餐廚垃圾為生物質廢棄物，有機物含量高，主要包括淀粉、纖維素、蛋白質等，可作為生物質能源再度利用。目前，中國城市每年產生餐廚垃圾不低于6000萬噸，并呈現快速上升趨勢。除直接或間接作為畜禽飼料外，多數餐廚垃圾則進行填埋處理，每日填埋量達到4000噸，造成餐廚垃圾并未得到很好利用，同時占用大量土地并產生大量滲濾液，對環境造成二次污染。
γ-聚谷氨酸是微生物產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，在環保、化工等領域具有廣闊的應用前景。目前由于γ-聚谷氨酸發酵培養基成本高，導致γ-聚谷氨酸價格過高缺乏市場競爭力。
枯草芽孢桿菌Z-115是山東建筑大學市政與環境工程學院分離并保存的一株生產γ-聚谷氨酸的菌株（張超，欒興社，朱明晟，等. 各種氨基酸對枯草芽孢桿菌生產聚谷氨酸的促進作用. 食品工業［J］，2013，1（34）: 119-122.），該菌株屬于枯草芽孢桿菌。在上述文章中，作者通過實驗證明：在發酵初始添加 3 g/L 天冬氨酸、1.5 g/L苯丙氨酸和在對數生長期晚期添加7 g/L谷氨酸使γ-聚谷氨酸產量分別提高12.6%、23.7%和31.7%。但是該技術在實際應用中存在著發酵培養基成本高的缺點，限制了它的廣泛推廣與應用。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種利用餐廚垃圾發酵生產γ-聚谷氨酸的方法，該方法解決了目前餐廚垃圾污染環境和γ-聚谷氨酸發酵培養基成本過高的問題。國內外文獻還沒有利用餐廚垃圾發酵生產γ-聚谷氨酸這方面的任何相關報道。
具體技術方案如下：
（1）將餐廚垃圾濾干、粉碎；
（2）加入0.1mol/L的硝酸溶液，直至完全浸沒餐廚垃圾，在50-70℃的條件下水解0.5-1h；
（3）水解液自然冷卻至常溫后，加入10mol/L氫氧化鈉溶液調pH至7.0，4000r/min離心后獲得水解液；
（4）每1000mL水解液中加入4%的谷氨酸鈉制成發酵培養基，121℃滅菌15 min待用；
（5）接種3％-5％的枯草芽孢桿菌，在37℃的條件下發酵50-60h；
（6）固液分離，再提取發酵液中的聚谷氨酸。
上述方法中，步驟（1）中，將餐廚垃圾進行分選，剔除里面不能利用的塑料、泥土等雜物；將垃圾置于餐廚垃圾專用壓縮脫水機中使垃圾內的水分充分排出，脫水后的含水率低于50%；將垃圾粉碎至平均顆粒度小于20mm。
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：發酵液于4000r/min離心10min除去菌體，上清液加入2.5倍體積無水乙醇，搖勻，4000r/min、5min離心得沉淀，沉淀用蒸餾水溶解，透析過夜，透析液加2倍體積無水乙醇，得到的沉淀物在105℃烘箱中干燥，得到γ-聚谷氨酸粗品。
本發明利用餐廚垃圾生產γ-聚谷氨酸，為餐廚垃圾的無害化處理提供一條新的途徑，適合國家“十二五”規劃產業政策，應用前景非常廣闊。本發明具有以下優點：
（1）本發明解決了餐廚垃圾對環境的污染問題，首次提出利用餐廚垃圾來生產附加值高的聚谷氨酸。
（2）利用廚余垃圾生產γ-聚谷氨酸，解決了γ-聚谷氨酸發酵培養基成本過高的問題，培養基成本可以降低90%以上。
（3）目前餐廚垃圾的預處理一般均采用加入淀粉酶或纖維素酶以提高餐廚垃圾的糖化率，但酶制劑價格昂貴，導致處理成本過高缺乏市場競爭力。本發明采用的是硝酸，處理成本更低。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發明進行進一步的闡述，應該明白的是，下述說明僅是為了解釋本發明，并不對其進行限定。如無特別說明，下述實施例中出現的百分數均為重量百分數。
實施例1
采用下述方法制備γ-聚谷氨酸：
1、將餐廚垃圾進行分選，剔除里面不能利用的塑料、泥土等雜物；然后，將垃圾置于餐廚垃圾專用壓縮脫水機中使垃圾內的水分充分排出，脫水后的含水率低于50%；最后，將垃圾粉碎至平均顆粒度小于20mm。
2、加入0.1mol/L的硝酸溶液，直至完全浸沒餐廚垃圾，在50℃的條件下水解0.5h。
3、水解液自然冷卻至常溫后，加入10mol/L氫氧化鈉溶液調pH至7.0，4000r/min離心后獲得水解液。
4、每1000mL水解液中加入4%的谷氨酸鈉制成發酵培養基，121℃滅菌15 min待用。
5、接種3％的枯草芽孢桿菌Z-115，在37℃的條件下發酵50h。
6、發酵液于4000r/min離心10min除去菌體，上清液加入2.5倍體積無水乙醇，搖勻，4000r/min、5min離心得沉淀，沉淀用蒸餾水溶解，透析過夜，透析液加2倍體積無水乙醇，得到的沉淀物在105℃烘箱中干燥，得到γ-聚谷氨酸粗品，產量為19.5g/L。
實施例2
采用實施例1的方法制備γ-聚谷氨酸，不同的是，步驟2采用的過程是：加入0.1mol/L的硝酸溶液，直至浸沒餐廚垃圾，在60℃的條件下水解1h。γ-聚谷氨酸的最終產量為20.2g/L。
實施例3
采用實施例1的方法制備γ-聚谷氨酸，不同的是，步驟5采用的過程是：接種5％的枯草芽孢桿菌，在37℃的條件下發酵60h，γ-聚谷氨酸的最終產量為20.8g/L。