本发明属于生物发酵工程
技术领域：
，尤其涉及利用玉米浆水解液代替工业磷酸盐的氨基酸发酵方法。
背景技术：
：一般的，氨基酸发酵需要碳源、氮源、磷源、及其他微量元素和生长因子等。其中磷是核酸和蛋白质的必要成分，也是细胞膜的重要组分（磷脂），磷在细胞内起着重要作用。为了维持微生物的生长，磷常以磷酸盐的形式加入到培养基中，工业生产上常用的磷酸盐有k3po4·3h2o、k3po4、na2hpo4·12h2o、nah2po4·2h2o等。玉米浆是湿法工艺制造淀粉过程中浸泡玉米产生的浸泡液经减压浓缩而成，其中含有大量的可溶性蛋白质、多肽、可溶性糖、多种氨基酸、维生素、无机盐等营养物质，在微生物发酵生产中主要提供氮源和生长因子而被广泛应用，尤其在温敏性谷氨酸发酵生产中可为其提供氮源和生物素等，对发酵的产酸及转化率有较大的影响。玉米浆除了可以为发酵生产提供氮源和生长因子，还含有对微生物生长及发酵比较重要的微量元素，如磷、铁、镁、锌等。玉米浆中含有丰富的磷元素，但绝大部分是以有机态的植酸形式存在，植酸的化学名称为肌醇六磷酸酯，是植物种子中肌醇和磷酸的最主要存在形式，在谷物等食用作物种子中含量高达1%~3%，占植物含磷总量的40%~70%。在玉米浸泡的过程中，大部分的植酸被溶出，但是大多数的微生物中缺乏能够分解植酸的酶，植酸中的磷元素很难被利用，因而造成磷元素的流失和浪费。同时植酸是也一种抗营养因子，未经处理会影响多种营养物质的利用，其上的磷酸基团呈负电性，具有很强的络合力，可与ca2+、mg2+、zn2+、cu2+、mn2+、fe2+和k+等金属离子及蛋白质螯合成稳定的复合物，形成不溶性盐类，从而影响微生物对多种营养物质的利用。若可以在微生物发酵过程中将粕类培养基中的有机磷有效的水解，从而得到满足微生物发酵所需的游离磷，将不仅提高玉米浆中营养物质的利用率，也可以避免外加磷源，同时也减少了自然界中的排磷量，有利于环境保护。植酸酶可以催化植酸分解为磷酸和肌醇，它能将磷酸基团从植酸上水解下来，将有机态的磷转变成微生物可以直接利用的游离态的无机磷，同时还破坏了植酸对ca2+、mg2+、zn2+等其它矿物元素强烈的亲和力，从而提高微生物对多种营养物质的利用率。因此本文应用生物发酵工程技术，将植酸酶用于玉米浆水解发酵从而将玉米浆中磷酸基团的释放，利用玉米浆水解液代替玉米浆进行投料使发酵过程中不再需要添加磷酸补充磷源，如此既能消除一些生产过程中的不利因素，更能利用原料优势，减少资源浪费，降低企业的生产成本，增加企业利益。技术实现要素：本发明的目的是针对现有技术的不足之处，提供的利用玉米浆水解液代替工业磷酸盐的氨基酸发酵方法，该方法能避免发酵生产过程中额外补充磷源，降低生产成本。本发明是通过以下技术方案实现：利用玉米浆水解液代替工业磷酸盐的氨基酸发酵方法，通过在玉米浆中添加植酸酶制作玉米浆水解液，提高玉米浆中游离磷磷的含量，避免发酵生产氨基酸过程中额外补充磷源。具体步骤如下：（1）取玉米浆，调节ph，加入植酸酶，搅拌均匀；（2）将玉米浆置于50-70℃温度条件下，加入植酸酶，搅拌均匀，即得水解液；（3）将步骤（2）所得水解液用于发酵生产氨基酸。优选方案为，步骤（1）调节ph至3.5-5.5。优选方案为，步骤（1）所加植酸酶的用量为玉米浆质量的0.05%-0.1%。优选方案为，步骤（2）水解6-9小时。本发明取得的优点和积极效果是：1、本发明提供了一种以玉米浆为原料，经植酸酶水解后产生的玉米浆水解液替代通常氨基酸发酵生产过程中直接使用玉米浆并添加磷酸作为磷源的方式，生产指标与正常发酵基本一致，减少了资源浪费，且所有植酸酶的所需成本远低于能达到同等效果的磷酸成本，符合现在所提倡的节能减排理念；2、本发明方法在保证正常生产的同时，可有效降低氨基酸综合生产成本，直接提供企业经济效益，适于在生产中全面推广。、本方法整个过程操作简便，经济效益显著，十分适于进行工业化生产。具体实施方式下面结合实施例，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。下述实施实例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1利用玉米浆水解液代替工业磷酸盐的氨基酸发酵方法，发酵过程中使用植酸酶水解后的玉米浆水解液代替玉米浆与磷酸进行投料。具体步骤如下：（1）取玉米浆50g，调节ph4.0，添加0.025g的植酸酶1，搅拌均匀；（2）置于50℃的条件下水解6小时，即可获得玉米浆水解液；（3）将步骤（2）所得水解液用于发酵生产谷氨酸。其中植酸酶1为植酸酶340，酶活30000u，购自潍坊康地恩生物科技有限公司。实施例2利用玉米浆水解液代替工业磷酸盐的氨基酸发酵方法，发酵过程中使用植酸酶水解后的玉米浆水解液代替玉米浆与磷酸进行投料。（1）取玉米浆50g，调节ph5.0，添加0.04g的植酸酶2，搅拌均匀；（2）置于65℃的条件下水解9小时，即可获得玉米浆水解液；（3）将步骤（2）所得水解液用于发酵生产苏氨酸。其中植酸酶2为福美磷，酶活5000u，购自潍坊康地恩生物科技有限公司实施例3利用玉米浆水解液代替工业磷酸盐的氨基酸发酵方法，发酵过程中使用植酸酶水解后的玉米浆水解液代替玉米浆与磷酸进行投料。（1）取玉米浆50g，调节ph4.0，添加0.025g的植酸酶1，搅拌均匀；（2）置于50℃的条件下水解6小时，即可获得玉米浆水解液；（3）将步骤（2）所得水解液用于发酵生产赖氨酸。其中植酸酶1为植酸酶340，酶活30000u，购自潍坊康地恩生物科技有限公司。试验例1以实施例1中的玉米浆及玉米浆水解液，进行化学检测分析：经检测，水解前玉米浆中游离磷含量为3.25mg/g，水解后游离磷含量为11.52mg/g，游离磷净增量为8.27mg/g，即水解后1t玉米浆中游离磷增量为8.27kg；实际生产中发酵罐单罐的玉米浆添加量约为13~16t，85%的磷酸投料量为420kg，折算成游离磷含量为112.85kg；经计算13.65t的水解玉米浆既能满足单罐发酵生产对磷元素需要。其中所述85%磷酸价格为：5080元/吨；所述420kg85%磷酸价格为：2133.65元；所述植酸酶1的价格为：28元/kg；所述水解13.65t玉米浆需量酶为：6.825kg；所述单罐耗酶成本为：191.1元；所述水解过程增加的搅拌、加热等电耗约为：175元。由以上数据与结果经计算，植酸酶1水解玉米浆增加成本价格约为366.1元，而直接添加磷酸的成本约为2133.65元，经植酸酶1水解玉米浆可以节约单罐发酵成本约为1767.55元，实际生产中每天有4罐产出，二期投入生产运营后，每天将有8罐产出，按一年365天计算，每年磷源投入节约成本约为：516.13万元/年。表1为本发明发酵方法与正常发酵方法的技术指标对比指标产酸率（g/l）发酵周期h磷含量(mg/g)经济效益（万元/年）本发明19528-320.05513.13公知技术18328-3222.5由以上生产试验结果可以看出，本发明的发酵方法与正常发酵方法的技术指标一致，并且残疾液中几乎不含有磷元素，减少了磷对环境的污染，同时也取得了巨大的经济效益。试验例2以实施例2中的玉米浆及玉米浆水解液，进行化学检测分析：经检测，水解前玉米浆中游离磷含量为3.12mg/g，水解后游离磷含量为10.97mg/g，游离磷净增量约为7.85mg/g，即水解后1t玉米浆中游离磷增量为7.85kg；实际生产中发酵罐单罐的玉米浆添加量约为13-16t，85%的磷酸投料量为420kg，折算成游离磷含量为112.85kg；经计算14.37t的水解玉米浆既能满足单罐发酵生产对磷元素需要。其中所述85%的磷酸价格为：5080元/吨；所述420kg85%磷酸价格为：2133.65元；所述植酸酶2的价格为：15元/kg；所述水解14.37t玉米浆需量酶为：11.496kg；所述单罐耗酶成本为：172.44元；所述水解过程增加的搅拌、加热等电耗约为：195元。由以上数据与结果经计算，植酸酶1水解玉米浆增加成本价格约为367.44元，而直接添加磷酸的成本约为2133.65元，经植酸酶1水解玉米浆可以节约单罐发酵成本约为1766.21元，实际生产中每天有4罐产出，二期投入生产运营后，每天将有8罐产出，按一年365天计算，每年磷源投入节约成本约为：515.73万元/年。表二为本发明发酵方法与正常发酵方法的技术指标对比指标产酸率（g/l）发酵周期h磷含量(mg/g)经济效益（万元/年）本发明14828-320.055515.73公知技术13028-3222.5由以上生产试验结果可以看出，本发明的发酵方法与正常发酵方法的技术指标一致，并且残疾液中几乎不含有磷元素，减少了磷对环境的污染，同时也取得了巨大的经济效益。试验例3经检测，水解前玉米浆中游离磷含量为3.18mg/g，水解后游离磷含量为11.42mg/g，游离磷净增量为8.24mg/g，即水解后1t玉米浆中游离磷增量为8.24kg；实际生产中发酵罐单罐的玉米浆添加量约为7~10t，85%的磷酸投料量为210kg，折算成游离磷含量为66.46kg；经计算8.04t的水解玉米浆既能满足单罐发酵生产对磷元素需要。其中所述85%磷酸价格为：5080元/吨；所述210kg85%磷酸价格为：1066.8元；所述植酸酶1的价格为：28元/kg；所述水解8.06t玉米浆需量酶为：4.03kg；所述单罐耗酶成本为：112.84元；所述水解过程增加的搅拌、加热等电耗约为：145元。由以上数据与结果经计算，植酸酶1水解玉米浆增加成本价格约为257.84元，而直接添加磷酸的成本约为1066.8元，经植酸酶1水解玉米浆可以节约单罐发酵成本约为808.96元，实际生产中每天有2罐产出，按一年365天计算，每年磷源投入节约成本约为59.05万元/年。表三为本发明发酵方法与正常发酵方法的技术指标对比指标产酸率（g/l）发酵周期h磷含量(mg/g)经济效益（万元/年）本发明828-320.05559.05公知技术828-3217.85由以上生产试验结果可以看出，本发明的发酵方法与正常发酵方法的技术指标一致，并且残疾液中几乎不含有磷元素，减少了磷对环境的污染，同时也取得了巨大的经济效益。综上所述，用植酸酶水解玉米浆用于氨基酸发酵有着较为明显的优势，证明该发明在玉米浆发酵生产氨基酸工艺生产中全面推广是可行的。当前第1页12