生產核黃素的氮源、培養基及培養方法
【專利摘要】本發明涉及一種生產核黃素的氮源獲取方法，核黃素發酵液經提取后的廢水經過脫鹽處理，脫鹽后廢水總鹽份控制在5g/l以下，加入2%～5%聚合硫酸亞鐵絮凝1～2小時，以雙錐臥螺離心機離心過濾，得到固相物，經干燥得到菌體蛋白。本發明解決了核黃素菌體蛋白鹽分過高難以利用的問題，得到菌體蛋白，替代作為發酵氮源，大大降低了昂貴的有機氮源的使用，實現了資源回收利用。并以此菌體蛋白為基礎，發明了相應的種子培養基、發酵培養基配方，從影響發酵穩定的溫度、pH值、殘糖量、溶氧量、通氨量及補料方式等因素入手，對工藝控制條件進行優化。
【專利說明】生產核黃素的氮源、培養基及培養方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及生物法生產核黃素。
【背景技術】
[0002]核黃素的微生物發酵采用的主要碳源為植物油、葡萄糖、糖蜜或大米糖等；有機氮源以蛋白胨、骨膠、魚粉、玉米漿及配比好的生物氮素為主，無機鹽有NaCl、K2HP04、MgS04等。所用的原料價格不斷上漲，在工業應用上導致成本居高不下。同時，核黃素發酵行業的生產廢水為高濃度有機廢水，具有高色度、高鹽度、高C0D、高B0D、高菌體含量等特點，治理工作較困難。廢水中含有大量的糖、蛋白質、SS與氨氮，這些物質并非有毒有害物質，能被一些微生物和動物在生長繁殖中所利用，其任意排放不僅浪費了資源，而且造成嚴重的環境污染。因此，將核黃素廢水中的菌體蛋白回收再利用，是有效解決核黃素發酵所需氮源的出路之一。
[0003]現有的核黃素菌體蛋白是將核黃素發酵液經提取后的廢水通過多效蒸發系統進行濃縮干燥，濃縮后的濃漿料利用噴霧干燥塔(或滾筒式烘干機)進行干燥而得到，大量用于飼料行業作為固體蛋白飼料進行添加應用。其缺點是菌體蛋白鹽份過高導致附加值太低，能源消耗等成本高于產品價值；作為固體蛋白飼料進行添加應用時需要準入許可要求，大大限制了核黃素菌體蛋白推廣應用。
[0004]中國專利201010101762.2，公開了一種利用微生物發酵廢棄細胞實現氮循環利用的方法，該方法將廢棄細胞預處理，然后水解得到氮源。盡管，該方法提供了一種將廢棄細胞作為氮源的思路，但其并沒有利用鹽分過高的菌體蛋白，也沒有結合核黃素發酵的特點來解決菌體蛋白鹽分過高而導致其附加值低的問題。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是如何利用核黃素菌體蛋白作為氮源，提供合適的核黃素發酵的培養基和培養方法。
[0006]本發明的技術方案是:
一種生產核黃素的氮源獲取方法，核黃素發酵液經提取后的廢水經過脫鹽處理，脫鹽后廢水總鹽份控制在5g/l以下，加入2%~5%聚合硫酸亞鐵絮凝I~2小時，以雙錐臥螺離心機離心過濾，得到固相物，經干燥得到菌體蛋白。
[0007]進一步，所述脫鹽處理采用納濾或電滲析。
[0008]一種核黃素種子培養基，淀粉葡萄糖20g/l ;菌體蛋白12g/l ;酵母粉5g/l ;硝酸鈉5g/l ;硝酸胺 5g/l ;磷酸二氫鉀lg/Ι ;磷酸氫二鉀3g/l ;七水硫酸鎂0.5g/l ;氯化鈣
0.lg/Ι ;氯化亞鐵 0.05g/l ;七水硫酸鋅 0.03g/l ;氯化錳 0.02g/l ；pH6.7 ~6.9。
[0009]一種核黃素發酵培養基，淀粉葡萄糖120g/l ;菌體蛋白40g/l ;酵母粉10g/l ;硝酸鈉15g/l ;硝酸銨5g/l ;磷酸二氫鉀2g/l ;磷酸氫二鉀4.5g/l ;七水硫酸鎂1.0g/Ι ;氯化鈣0.2g/l ;氯化亞鐵0.05g/l ;七水硫酸鋅0.03g/l ;氯化錳0.02g/l ;甜菜堿0.012g/l ；ρΗ6.7 ~7.1。
[0010]一種核黃素發酵培養方法，包括:
1)將種子培養基裝入10m3種子罐，消毒完成后，接入制好的枯草芽苞桿菌孢子懸浮液，在37~39°C下120~140rpm好氧培養12~16h。在種子液菌絲分裂、鏡檢正常，無雜菌，各項檢測數據、指標都達到工藝要求的前提下，消好種子罐至發酵罐的連接管道，準備移種；
2)將發酵培養基用泵通過連接管道經磁化裝置抽入200m3發酵罐中，消毒、滅菌后補入滅菌消毒磁化好的無菌葡萄糖液，使發酵罐培養基的初糖濃度達到15g/L，用液氨調節PH至6.7~7.1，控制通氣比(VVM)為1: 0.6 ;移入已培養好的正常種子液，發酵體積控制在120~150m3，開始發酵，保持發酵培養溫度在37~39°C，控制發酵過程中的糖量，然后增補加30%濃度已滅菌和磁化的葡萄糖液；啟動機械攪拌，攪拌轉速由llOrpm漸增至130rpm,維持罐內溶解氧在20%~30%之間。
[0011]進一步，所述發酵過程中的糖量控制為0~24小時，葡萄糖濃度10~15g/L之間；24~32小時，葡萄糖濃度5~8g/L之間；32~40小時葡萄糖濃度2~5g/L之間；放罐前兩小時停糖，殘糖量要求調控在1~2g/L。以30%~60%的玉米淀粉糖液進行限制性流加補料。
[0012]進一步,葡萄糖液經過0.03~0.08T的磁場磁化。
[0013]進一步，所述磁化裝置的磁場強度為0.03~0.08T。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果是:`
本發明解決了核黃素菌體蛋白鹽分過高難以利用的問題，得到菌體蛋白，替代作為發酵氮源，大大降低了昂貴的有機氮源的使用，實現了資源回收利用。并以此菌體蛋白為基礎，發明了相應的種子培養基、發酵培養基配方，從影響發酵穩定的溫度、pH值、殘糖量、溶氧量、通氨量及補料方式等因素入手，對工藝控制條件進行優化。利用磁場效應，使發酵物料的理化性質發生改變，成為有生物效應的磁處理溶液，促進菌體生長，實現穩產增效。
【具體實施方式】
[0015]下面結合實施例對本發明做進一步說明。
實施例
[0016]將種子培養基裝入10 m3種子罐，消毒完成后，接入制好的枯草芽苞桿菌孢子懸浮液，在37~39°C下120~140rpm好氧培養12~16h。在種子液菌絲分裂、鏡檢正常，無雜菌，各項檢測數據、指標都達到工藝要求的前提下，消好種子罐至發酵罐的連接管道，準備移種。
[0017]將發酵培養基用泵通過連接管道經磁化裝置抽入200m3發酵罐中，消毒、滅菌后補入滅菌消毒磁化好的無菌葡萄糖液，使發酵罐培養基的初糖濃度達到15g/L，用液氨調節PH至6.7~7.1，控制通氣比(VVM)為1: 0.6。移入已培養好的正常種子液，發酵體積控制在120~150m3，開始發酵，保持發酵培養溫度在37~39°C，發酵進行4小時以后，測量殘糖含量，使罐中的葡萄糖濃度保持在15g/L左右，然后以500kg/hr的流速勻速遞增補加30%濃度已滅菌和磁化的葡萄糖液。啟動機械攪拌，攪拌轉速由llOrpm漸增至130rpm，維持罐內溶解氧在20%~30%之間。發酵過程中的糖量控制:O~24小時，葡萄糖濃度10~15g/L之間;24~32小時，葡萄糖濃度5~8g/L之間;32~40小時葡萄糖濃度2~5g/L之間。直到菌絲衰老，補入的葡萄糖消耗完，溶解氧上升至70%、PH上升至7.5時終止發酵，發酵液進入提取工序提取核黃素。發酵過程中，以無菌磁化水及流加的無菌葡萄糖液補充蒸發的水量，使體積控制在 150 m3左右，并保持罐壓0.02~0.05MPa。
【權利要求】
1.一種生產核黃素的氮源獲取方法，其特征在于，核黃素發酵液經提取后的廢水經過脫鹽處理，脫鹽后廢水總鹽份控制在5g/l以下，加入2%~5%聚合硫酸亞鐵絮凝1~2小時，以雙錐臥螺離心機離心過濾，得到固相物，經干燥得到菌體蛋白。
2.根據權利要求1所述的一種生產核黃素的氮源獲取方法，其特征在于，所述脫鹽處理采用納濾或電滲析。
3.一種核黃素種子培養基，其特征在于，淀粉葡萄糖20g/l ;菌體蛋白12g/l ;酵母粉5g/l ;硝酸鈉5g/l ;硝酸胺5g/l ;磷酸二氫鉀lg/Ι ;磷酸氫二鉀3g/l ;七水硫酸鎂0.5g/1 ;氯化鈣0.lg/Ι ;氯化亞鐵0.05g/l ;七水硫酸鋅0.03g/l ;氯化錳 0.02g/l ；pH6.7~6.9。
4.一種核黃素發酵培養基，其特征在于，淀粉葡萄糖120g/l ;菌體蛋白40g/l ;酵母粉10g/l ;硝酸鈉15g/l ;硝酸銨5g/l ;磷酸二氫鉀2g/l ;磷酸氫二鉀4.5g/l ;七水硫酸鎂1.0g/Ι ;氯化鈣0.2g/l ;氯化亞鐵0.05g/l ;七水硫酸鋅0.03g/l ;氯化錳0.02g/l ;甜菜堿 0.012g/l ；pH6.7 ~7.1。
5.—種核黃素發酵培養方法，其特征在于，包括:1)將種子培養基裝入10m3種子罐，消毒完成后，接入制好的枯草芽苞桿菌孢子懸浮液，在37~39°C下120~140rpm好氧培養12~16h。在種子液菌絲分裂、鏡檢正常，無雜菌，各項檢測數據、指標都達到工藝要求的前提下，消好種子罐至發酵罐的連接管道，準備移種；2)將發酵培養基用泵通過連接管道經磁化裝置抽入200m3發酵罐中，消毒、滅菌后補入滅菌消毒磁化好的無菌葡萄糖液，使發酵罐培養基的初糖濃度達到15g/L，用液氨調節PH至6.7~7.1，控制通氣比(VVM)為1: 0.6 ;移入已培養好的正常種子液，發酵體積控制在120~150m3，開始發酵，保持發酵培養溫度在37~39°C，控制發酵過程中的糖量，然后增補加30%濃度已滅菌和磁化的葡萄糖液；啟動機械攪拌，攪拌轉速由llOrpm漸增至130rpm,維持罐內溶解氧在20%~30%之間。
6.根據權利要求5所述的一種核黃素發酵培養方法，其特征在于，所述發酵過程中的糖量控制為0~24小時，葡萄糖濃度10~15g/L之間；24~32小時，葡萄糖濃度5~8g/L之間；32~40小時葡萄糖濃度2~5g/L之間；放罐前兩小時停糖，殘糖量要求調控在1~2g/L。以30%~60%的玉米淀粉糖液進行限制性流加補料。
7.根據權利要求5所述的一種核黃素發酵培養方法，其特征在于，葡萄糖液經過0.03~0.08T的磁場磁化。
8.據權利要求5所述的一種核黃素發酵培養方法,其特征在于,所述磁化裝置的磁場強度為0.03~0.08T。
【文檔編號】C12N1/20GK103695519SQ201310712200
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】王專旭, 高峰, 林建華, 周秀桃 申請人:廣濟藥業（孟州）有限公司