谷胱甘肽废液在微生物生产中的应用及应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微生物领域，具体地说是谷胱甘肽废液在微生物生产中的应用及应用 方法。
【背景技术】
[0002] 谷胱甘肽，一般指还原性谷胱甘肽（Glutathione，GSH)，它是一种广泛存在于人 体正常细胞内的生物活性物质，是人类细胞中自然合成的含量最丰富的含巯基的低分子三 肽，临床证明还原性谷胱甘肽是一种用途广泛的小分子肽类活性物质，具有重要的抗氧化 和整合解毒作用，用于病毒性、药物毒性、酒精毒性及其它化学物质引起的肝脏损害，也是 癌症患者放化疗时的辅助治疗药物，对急性贫血、成人呼吸窘迫综合症、败血症联合治疗有 着积极的作用。
[0003]目前，谷胱甘肽制备方法主要有溶剂提取法、化学合成法、酶合成法、微生物发酵 法。溶剂提取法主要利用小麦胚芽、酵母为原料，虽然已经工业化，但工艺较落后，生产规模 小且产量低，而且产品质量不高；化学合成法主要利用谷氨酸、半胱氨酸、甘氨酸为原料，工 艺较成熟，但存在成本高、反应步骤多、反应时间长、操作复杂的缺点，同时产物为谷胱甘肽 的左旋体和右旋体的混合物，化学拆分困难，由此造成了产品纯度不高，并且环境污染很严 重限制了该方法的应用；酶合成法主要是以谷氨酸、半管氨酸、甘氨酸为底物，利用谷胱甘 肽合成酶，加入ATP合成，处于研究阶段，虽然酶法生产工艺明确，产品纯度较高，但是操作 复杂，而且需要底物氨基酸和昂贵的ATP，因此生产成本很高。
[0004]微生物发酵法生产谷胱甘肽主要以糖类为原料，利用酵母和大肠杆菌体内物质代 谢来获得谷胱甘肽，具有反应条件温和、成本低、生产效率快等优点，其生产过程为：无菌条 件下接入种子液，在一定温度下，通风培养，得到含有谷胱甘肽的发酵液，将发酵液离心过 滤（1)，得到含有谷胱甘肽的菌体，将洗涤好的菌体制成菌悬液，离心过滤（2)，取滤液加入 适量物料反应生成沉淀，将沉淀制成混悬液，离心过滤（3)，将滤液脱色、浓缩、结晶、离心
[4] 得到谷胱甘肽湿晶体，最后用真空干燥得到谷胱甘肽干品。
[0005] 微生物发酵法生产谷胱甘肽过程中的设备清洗废水、发酵液离心后的残液、地面 冲洗废水、离心结晶母液等各种废水共同构成谷胱甘肽发酵生产废液。各种废液直接排放 不仅会严重污染环境，而且造成资源浪费。利用传统的物化处理技术、生物处理技术如凝聚 法、蒸发浓缩法、吸附法、活性污泥法、生物活性炭法、生物膜法等进行废水处理，虽然能够 达标，但是基建投资及运行维护费用高，工艺复杂，废弃物再生利用率低，易产生二次污染。
[0006] 谷胱甘肽废液资源化是谷胱甘肽企业可持续发展的最佳战略，但相关研究成果还 未见报道。
【发明内容】
[0007] 本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供谷胱甘肽废液在微生物生产 中的应用。
[0008] 本发明进一步的技术任务是提供上述应用的应用方法。
[0009] 谷胱甘肽废液中含有大量的氨基酸、糖类、粗蛋白、营养盐等营养成分，经过申请 人大量实验验证得到，将谷胱甘肽废液应用于微生物生产中，可达到意想不到的技术效果。
[0010] 在微生物生产中，可以以谷胱甘肽废液作为种子培养基有效成分使用。
[0011] 为了更好地适应培养需要，可以将谷胱甘肽废液加纯水稀释5~20倍，在 pH5. 5 ~7. 2,121°C~125°C，0. 103MPa~0? 168MPa条件下灭菌 0? 5 ~lh，降温至 27 ~ 36 °C后作为种子培养基使用。
[0012] 利用种子培养基进行种子罐培养时，种子罐的培养基装料量控制在种子罐公称容 积的50 %~75 %，优选60 %，接种量控制在种子罐实际装料量的0. 5 %~2. 0 % (接入种子 罐中的种子液体积与种子罐内装的料液体积之比），在适当温度、pH值、通气量及搅拌速度 下发酵一定时间，得到种子罐培养液。
[0013] 种子罐培养时使用的种子液体，可通过现有技术中公知的菌种种子液制备方法得 至IJ。例如，可以首先对保藏菌种进行斜面活化，然后对活化后的菌种进行三角瓶种子制备。 菌种活化、三角瓶种子制备时所使用培养基的类型、成分不影响本发明技术效果的实现。
[0014] 在微生物生产中，还可以以谷胱甘肽废液作为发酵培养基有效成分使用。
[0015] 为了更好地适应培养需要，可以将谷胱甘肽废液加纯水稀释5~20倍，在 pH5. 5~7. 2,121°C~125°C，0. 103MPa~0? 168MPa条件下灭菌 0?5~lh，降温至 27 ~ 36°C后作为发酵培养基使用。
[0016] 利用发酵培养基进行发酵罐培养时，发酵罐的培养基装料量控制在发酵罐公称容 积的50 %~75 %，优选60 %，培养液的接种量控制在发酵罐实际装料量的3 %~10. 0 % (接入发酵罐中的种子液体积与发酵罐内装的料液体积之比），在适当温度、PH值、通气量 及搅拌速度下发酵一定时间，得到发酵液。
[0017] 利用上述种子培养基和发酵培养基进行种子罐培养和发酵罐培养时，温度、pH值、 通气量、搅拌速度及发酵时间可根据待发酵微生物自身特性确定，例如：
[0018] 地衣芽胞杆菌种子罐培养时，发酵温度控制在28~31°C，优选30°C;pH控制 在6. 8~7. 2,优选7. 0 ;搅拌转速控制在160~180r/min，优选170r/min;通气量控制在 IWm~2VVm，优选I. 5VVm;培养 18h~26h，优选 24h。
[0019] 地衣芽胞杆菌发酵罐培养时，发酵培养液的配方和控制条件同地衣芽胞菌种子罐 培养。
[0020] 产朊假丝酵母菌种子罐培养时，发酵温度控制在27~30°C，优选28°C;pH控制 在5. 8~6. 2,优选6. 0 ;搅拌转速控制在190~220r/min，优选200r/min;通气量控制在 IWm~2VVm，优选I. 5VVm;培养 20h~26h，优选 24h。
[0021] 产朊假丝酵母菌发酵罐培养时，发酵培养液的配方和控制条件同产朊假丝酵母菌 种子罐培养。
[0022] 嗜酸乳杆菌种子罐培养时，发酵温度控制在35~37°C，优选36°C;pH控制在 5. 6~6. 0,优选5. 8 ;搅拌转速控制在135~160r/min，优选150r/min;不通气，培养23h~ 36h，优选 30h。
[0023] 嗜酸乳杆菌发酵罐培养时，发酵培养液的配方和控制条件同嗜酸乳杆菌种子罐培 养。
[0024] 枯草芽孢杆菌种子罐培养时，发酵温度控制在28~30 °C，优选29°C;pH控制 在7. 0~7. 2,优选7. 2 ;搅拌转速控制在135~160r/min，优选150r/min;通气量控制在 IWm~3VVm，优选I. 5VVm;培养 24h~36h，优选 30h。
[0025] 枯草芽孢杆菌发酵罐培养时，发酵培养液的配方和控制条件同枯草芽孢杆菌种子 罐培养。
[0026] 德式乳杆菌保加利亚亚种种子罐培养时，发酵温度控制在28~32°C，优选30°C; pH控制在6. 2~6. 5,优选6. 3 ;搅拌转速控制在130~155r/min，优选150r/min;不通气， 培养22h~30h，优选28h。
[0027] 德式乳杆菌保加利亚亚种发酵罐培养时，发酵培养液的配方和控制条件同德式乳 杆菌保加利亚亚种种子罐培养。
[0028] 苏云金芽孢杆菌种子罐培养时，发酵温度控制在35~37°C，优选36°C;pH控制 在7. 0~7. 2,优选7. 2 ;搅拌转速控制在135~160r/min，优选150r/min;通气量控制在 IWm~3VVm，优选I. 5VVm;培养 24h~36h，优选 32h。
[0029] 苏云金芽孢杆菌发酵罐培养时，发酵培养液的配方和控制条件同苏云金芽孢杆菌 种子罐培养。
[0030] 解淀粉芽孢杆菌种子罐培养时，发酵温度控制在35~37°C，优选36°C;pH控制 在6. 8~7. 2,优选7. 0 ;搅拌转速控制在140~160r/min，优选155r/min;通气量控制在 IWm~3VVm，优选I. 5VVm;培养 24h~36h，优选 32h。
[0031] 解淀粉芽孢杆菌发酵罐培养时，发酵培养液的配方和控制条件同解淀粉芽孢杆菌 种子罐培养。
[0032] 作为优选，所述谷胱甘肽废液为微生物发酵法生产谷胱甘肽过程中发酵液离心 后的残液，即【背景技术】中所述的发酵液离心过滤（1)的残液。其主要营养物质及其含量 为：氮 I. 48g/100mL ~I. 55g/100mL ;磷 0? 096g/100mL ~0? 12g/100mL ;钾 3. 0g/100m ~ 3. 08g/100mL ;有机质 40. 35g/100mL ~41. 0g/100mL ;氨基酸总量 4. 9 ~5. 02g/100mL ;粗 蛋白含量14. 86~15. 31g/100mL ;可溶性固形物含量38. 0g/100mL~38. 86g/100mL，含糖 量17.858/1001^~18.248/1001^，？115.0~5.58/1001^;水分 53.50%~55.2(^/1001111。
[0033] 所述的种子罐培养基初始pH、发酵罐培养基初始pH、种子罐培养过程中料液pH、 发酵罐培养过程中料液pH控制，均由摩尔浓度为lmol/L的氢氧化钠溶液、摩尔浓度为 lmol/L的盐酸溶液来调节。
[0034] 所述的地衣芽胞杆菌、产朊假丝酵母菌、嗜酸乳杆菌、枯草芽孢杆菌、德式乳杆菌 保加利亚亚种这五种微生物，原菌种出自中国工业微生物菌种保藏管理中心（CICC)，它们 既可作为农业微生物应用，也可作为畜牧饲料添加剂应用，还可作为环保净化用。
[0035] 所述的苏云金芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌这两种微生物，原菌种出自中国农业微 生物菌种保藏管理中心（ACCC)，它们可作为农业微生物用。
[0036] 本发明谷胱甘肽废液在微生物生产中的应用及应用方法与现有技术相比具有以 下突出的有益效果：
[0037] ( -）利用谷胱甘肽废液生产微生物，改变了谷胱甘肽企业"废弃物达标即排"的 旧观念，形成"变废为宝"，"污染零排放"的生态生产新观念，既降低了微生物生产成本，又 节省了废水