一種濃縮連續(xù)冷凍等電點(diǎn)結(jié)晶制備谷氨酸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明屬于氨基酸發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種濃縮連續(xù)冷凍等電點(diǎn)結(jié)晶制備谷 氨酸的方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]谷氨酸，是一種酸性氨基酸。分子內(nèi)含兩個(gè)羧基，化學(xué)名稱(chēng)為a-氨基戊二酸。 谷氨酸是里索遜1856年發(fā)現(xiàn)的，為無(wú)色晶體，有鮮味，微溶于水，而溶于鹽酸溶液，等電點(diǎn) 3. 22。大量存在于谷類(lèi)蛋白質(zhì)中，動(dòng)物腦中含量也較多。谷氨酸在生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)代謝 過(guò)程中占重要地位，參與動(dòng)物、植物和微生物中的許多重要化學(xué)反應(yīng)。味精由谷氨酸制備而 得。
[0005]從谷氨酸發(fā)酵液中提取谷氨酸的現(xiàn)有技術(shù)主要有：等電結(jié)晶+離子交換工藝。國(guó) 內(nèi)多數(shù)味精生產(chǎn)企業(yè)采用"等電結(jié)晶+離子交換"工藝。其工藝過(guò)程是用離子交換獲得的高 流份調(diào)節(jié)發(fā)酵液的PH值，使其下降至等電點(diǎn)3. 22,并降溫至KTC左右，使大部分谷氨酸結(jié) 晶析出；殘留在結(jié)晶母液中的谷氨酸用離子交換樹(shù)脂吸附，再用氨水將樹(shù)脂吸附的谷氨酸 洗脫獲得高流份，高流份用于下一批發(fā)酵液等電結(jié)晶。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是提取收率高，一般總 收率可達(dá)94%，但該工藝額外產(chǎn)生了 40%的高濃廢水，又額外消耗了 100%的硫酸和45% 的液氨。
[0006]谷氨酸工藝中存在的缺陷主要是發(fā)酵效率不高，產(chǎn)生的廢水量大，濃度高，克服上 述缺陷是我們研究的方向。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，從而提供了一種濃縮連續(xù)冷凍等電點(diǎn)結(jié)晶 制備谷氨酸的方法，該方法能提高發(fā)酵效率，有效地處理廢水，環(huán)保無(wú)污染。
[0009]本發(fā)明的主要解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的： 一種濃縮連續(xù)冷凍等電點(diǎn)結(jié)晶制備谷氨酸的方法，其包括如下步驟：1)制備谷氨酸棒 桿菌種子液，2)制備乳糖發(fā)酵短桿菌種子液，3)混合攪拌，4)發(fā)酵制備谷氨酸，5)濃縮連續(xù) 冷凍等電點(diǎn)結(jié)晶，6)廢液處理。
[0010] 具體地，所述工藝包括如下步驟： 1)制備谷氨酸棒桿菌種子液： 將谷氨酸棒桿菌（Corynebacteriumglutamicum)ATCC13032接入谷氨酸棒桿菌種子培 養(yǎng)基中，接種量為3%，在30°C，100_180rpm搖床中培養(yǎng)18h，得到的谷氨酸棒桿菌種子液； 谷氨酸棒桿菌種子培養(yǎng)基的組分為（以下均為質(zhì)量百分比）：葡萄糖2. 5%、玉米漿3%、 K2HPO4O. 2%、Na2HP04 0? 2%、生物素 0? 5%、MgS040 . 2%、尿素 0? 025%，余量為水，115°C滅菌 15min； 2) 制備乳糖發(fā)酵短桿菌種子液： 將乳糖發(fā)酵短桿菌（Brevibacteriumlactofermentum)ATCC13869接種到乳糖發(fā)酵短 桿菌種子培養(yǎng)基，接種量為5%，在32°C，150-200rpm搖床中培養(yǎng)12h，得到的乳糖發(fā)酵短 桿菌種子液；其中乳糖發(fā)酵短桿菌種子培養(yǎng)基的組分為：葡萄糖20g，硫酸銨13g，磷酸二氫 鉀I. 2g，硫酸鎂0? 3g，磷酸二氫鈉0? 2g，尿素0?lg，玉米衆(zhòng)20g，用水定容至1L，調(diào)pH7. 2， 115°C滅菌 30min; 3) 混合攪拌：調(diào)節(jié)谷氨酸棒桿菌種子液或乳糖發(fā)酵短桿菌種子液的濃度均為IXIO7個(gè) /ml，然后按照3 :1的體積比混合，100轉(zhuǎn)/min攪拌3min，然后靜置6h，得到混合種子液； 4) 發(fā)酵制備谷氨酸：將混合種子液以10%接種量接種發(fā)酵，發(fā)酵溫度為33°C，發(fā)酵 時(shí)間為24-48h，得谷氨酸發(fā)酵液；其中發(fā)酵培養(yǎng)基為(質(zhì)量百分比）：葡萄糖13%、玉米漿 6 %、硫酸銨 4 %、MgSO4 0? 1 %、K2HPO4 0? 2%、NaCl0? 2 %、MnSO4 0? 001 %、FeSO4 0? 0001 %、 Vbi 0? 00001 %，余量為水，pH7. 0 ~7. 2 ; 5) 濃縮連續(xù)等電： 谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)過(guò)超濾分離成菌體糊和谷氨酸清液，然后將谷氨酸清液進(jìn)行濃縮得到 濃縮液，濃縮溫度為70-80°C，濃縮液體積為谷氨酸清液的二分之一；往一級(jí)等電罐中流加 上述濃縮液，同時(shí)加入濃硫酸調(diào)節(jié)使等電罐中溶液的pH為3. 0~4. 0,溫度控制在20°C~ 24°C，經(jīng)過(guò)一級(jí)等電點(diǎn)罐的液體再依次經(jīng)過(guò)二級(jí)等電點(diǎn)罐，同時(shí)加入濃硫酸調(diào)pH值，其中， 二級(jí)等電點(diǎn)罐pH控制3. 0~3. 5,溫度KTC~15°C;經(jīng)過(guò)二級(jí)等電點(diǎn)罐的液體再依次經(jīng)過(guò) 三級(jí)等電點(diǎn)罐，同時(shí)加入濃硫酸調(diào)pH值，其中，二級(jí)等電點(diǎn)罐pH控制3. 0~3. 5,溫度5°C~ 9°C;獲得結(jié)晶的谷氨酸和母液，母液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶得到硫酸銨和廢液； 6) 廢液處理： 廢液進(jìn)入微生物氧化池，氧化池中添加生物制劑深度處理，按每立方米液體每次投加 生物制劑10克，每天投加1次，連續(xù)投加3次，最后靜置4天，將液體排出。
[0011] 所述生物制劑包括下列重量份的原料：好氧反硝化菌12份、芽孢桿菌8份、黑曲霉 8份、糞產(chǎn)堿桿菌6份、磚紅鏈霉菌3份、白色假絲酵母3份。
[0012] 所述生物制劑的制備方法包括如下步驟： 將好氧反硝化菌、芽孢桿菌、黑曲霉、糞產(chǎn)堿桿菌、磚紅鏈霉菌、白色假絲酵母分別培養(yǎng) 至濃度均為IXIO8個(gè)/克，然后將所培養(yǎng)的菌液按照12:8:8:6:3:3的重量比例混合得到 液體菌劑；取上述液體菌劑與吸附劑載體按照2:1的質(zhì)量比攪拌混合，最后進(jìn)行干燥，干燥 溫度為20-50°C，干燥后含水量為20-30%，即得生物制劑。
[0013] 所述吸附劑載體由下述重量配比的原料組成：硅藻土 10份、蒙脫土 8份、殼聚糖5 份、石灰石3份。
[0014] 本發(fā)明取得的有益效果主要包括： 本發(fā)明革除了離子交換工藝，采用濃縮等電技術(shù)，硫酸的消耗最低，大大降低了成本， 提高了工業(yè)附加值；本發(fā)明在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，采用谷氨酸棒桿菌和乳糖發(fā)酵短桿菌混合發(fā)酵 技術(shù)，可以大大提高谷氨酸的產(chǎn)量；本發(fā)明制備的生物制劑專(zhuān)門(mén)針對(duì)本發(fā)明廢水，將各種能 形成優(yōu)勢(shì)菌群的菌種，配制成高效微生物制劑，可有效地處理廢水，降低運(yùn)行費(fèi)用，促進(jìn)達(dá) 標(biāo)排放；本發(fā)明制備的吸附劑載體為含有硅酸硅類(lèi)為主體的天然材料，含有一定數(shù)量的黏 粒，使其在水溶液中有不同程度的電負(fù)性，這種電負(fù)性的變化與原廢水中呈現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的 懸浮顆粒發(fā)生電中和、吸附等過(guò)程，破壞原廢水的電位平衡，加劇懸浮顆粒之間的碰撞，使 得絮凝下降的效果增強(qiáng)。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請(qǐng)具 體實(shí)施例，對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申 請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾?qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi) 有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017] 實(shí)施例1 一種濃縮連續(xù)冷凍等電點(diǎn)結(jié)晶制備谷氨酸的方法，其包括如下步驟： 1) 制備谷氨酸棒桿菌種子液： 將谷氨酸棒桿菌（Corynebacteriumglutamicum)ATCC13032接入谷氨酸棒桿菌種子 培養(yǎng)基中，接種量為3 %，在30 °C，150rpm搖床中培養(yǎng)18h，得到的谷氨酸棒桿菌種子液； 谷氨酸棒桿菌種子培養(yǎng)基的組分為（以下均為質(zhì)量百分比）：葡萄糖2. 5%、玉米漿3%、 K2HPO4O. 2%、Na2HPO4 0? 2%、生物素 0? 5%、MgSO4O. 2%、尿素 0? 025%，115°C滅菌 15min; 2) 制備乳糖發(fā)酵短桿菌種子液： 將乳糖發(fā)酵短桿菌（Brevibacteriumlactofermentum)ATCC13869接種到乳糖發(fā)酵 短桿菌種子培養(yǎng)基，接種量為5 %，在32°C，200rpm搖床中培養(yǎng)12h，得到的乳糖發(fā)酵短桿 菌種子液；其中乳糖發(fā)酵短桿菌種子培養(yǎng)基的組分為：葡萄糖20g，硫酸銨13g，磷酸二氫 鉀I. 2g，硫酸鎂0? 3g，磷酸二氫鈉0? 2g，尿素0?lg，玉米衆(zhòng)20g，用水定容至1L，調(diào)pH7. 2， 115°C