专利名称：一种赖氨酸发酵液的二次发酵的技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及到生物工程技术领域中的微生物深层发酵技术，具体涉及到一种向赖氨酸发酵结束并调节pH后的赖氨酸发酵液中添加具有生理活性的酵母进行二次发酵的技术。
背景技术：
赖氨酸是人和动物营养的必需氨基酸，且在八种必需氨基酸中是惟一的仅L型才能被有效利用的基本氨基酸，是小麦、玉米、稻米等植物蛋白质中最缺乏的氨基酸。因此，赖氨酸广泛应用于营养食品、食品强化剂、饲料及医药等方面。由于国内饲料工业惊人的发展速度，L-赖氨酸的市场需求与日俱增。但发酵法生产赖氨酸进行提纯时，由于发酵液中残糖高，造成膜过滤困难、离子交换收率和纯度低等问题；若发酵液直接浓缩制造饲料，会发生美拉德反应，致使赖氨酸受破坏并使产品容易吸湿而粘结。有研究指出在赖氨酸发酵过程的不同阶段接种不同量的酵母，可以消耗残糖，同时增加蛋白质含量。但该工艺要求酵母无菌培养且在赖氨酸发酵的过程中添加酵母，因而增加了工艺的复杂性和染菌几率，同时可能对赖氨酸产生菌的生长及产酸产生一定的负面影响。因而寻求一种更为简单、方便且有效的方法，是非常有必要的。
发明内容
为了解决在赖氨酸发酵过程中的上述问题，提高赖氨酸的收率，本发明提供一种向发酵结束的赖氨酸发酵液中添加具有生理活性的酵母进行二次发酵的技术。
本发明的目的可以通过以下技术措施来实现将赖氨酸发酵结束得到的发酵液用酸调节pH值3.0-6.0左右，接入具有生理活性的酵母进行二次发酵。
发酵过程中发酵罐的控制参数为温度28-32℃、通风比1∶1-1∶2vvm、搅拌速率80-150rpm、发酵时间6-12小时。
发酵培养成熟的酵母接种量按发酵液体积的5-10％加入。
所用酵母为产朊假丝酵母、面包酵母等。
所用调节pH的酸可以是硫酸或盐酸，硫酸的效果好于盐酸。
pH3.0-6.0范围内，酵母均可生长，pH3.0-5.0范围内酵母生长较好，当pH为4.0时赖氨酸发酵液中酵母的生长效果最佳。
上述发酵过程既可以在无菌环境中进行，也可以在非无菌环境中进行，对环境要求较低，且在非无菌环境中，发酵过程更易进行。
上述二次发酵工艺的操作可以是批次操作，也可以是连续操作。
批次操作时效果降低了残糖和发酵液的粘度，提高了赖氨酸收率和纯度等；直接造粒时避免了粘壁性。连续操作时效果与批次操作时效果几乎相同，但与批次操作相比提高了对发酵罐的利用率，减少了非发酵时间。
经过发酵，发酵液内残糖降至1％以下，发酵液可直接进入赖氨酸提纯工段或造粒工段制取需要的产品。
本发明的特点是可以降低发酵液的残糖和粘度，从而显著改善发酵液的物理、化学性质，有利于赖氨酸的精制提取以及赖氨酸饲料的造粒制备。同时有利于赖氨酸晶体成品以及饲料成品的外观的改善。
具体实施例方式实施例1300m3的发酵罐中装有200m3的赖氨酸发酵液，其残糖为2.1％，非无菌情况下用硫酸将其pH调节至4.0后，向其中加入约11m3培养成熟的产朊假丝酵母后通风发酵培养8h后残糖降至0.8％，发酵液粘度下降，膜过滤通量由19m3/h提高至45m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至95％，离子交换纯度由70％提高至75％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒粘壁现象减少，粒度和色泽均得到改善。
实施例2300m3的发酵罐中装有200m3的赖氨酸发酵液，其残糖为2.0％，非无菌情况下用硫酸将其pH调节至3.5后，向其中加入约10m3培养成熟的面包酵母后在温度28℃、通风比1∶1vvm、搅拌速率80rpm的条件下通风发酵培养10h，残糖降至0.6％，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至47m3/h，赖氨酸离子交换收率由88％提高至95％，离子交换纯度由70％提高至77％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例3300m3的发酵罐中装有200m3的赖氨酸发酵液，其残糖为1.9％，非无菌情况下用硫酸将其pH调节至4.5后，向其中加入约15m3培养成熟的产朊假丝酵母后在温度30℃、通风比1∶1.5vvm、搅拌速率120rpm的条件下通风发酵培养7h后残糖降至0.3％，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至49m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至96％，离子交换纯度由70％提高至80％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例4300m3的发酵罐中装有200m3的赖氨酸发酵液，其残糖为2.0％，非无菌情况下用硫酸将其pH调节至4.0后，向其中加入约12m3培养成熟的面包酵母后在温度31℃、通风比1∶2vvm、搅拌速率100rpm的条件下通风发酵培养9h后残糖降至0.3％，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至45m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至97％，离子交换纯度由70％提高至78％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例5300m3的发酵罐中装有200m3的赖氨酸发酵液，其残糖为2.3％，非无菌情况下用硫酸将其pH调节至4.2后，向其中加入约16m3培养成熟的面包酵母后在温度29℃、通风比1∶1.4vvm、搅拌速率150rpm的条件下通风发酵培养10h后残糖降至0.4％，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至44m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至96％，离子交换纯度由70％提高至79％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例6300m3的发酵罐中装有200m3的赖氨酸发酵液，其残糖为1.8％，非无菌情况下用硫酸将其pH调节至4.8后，向其中加入约14m3培养成熟的面包酵母后在温度32℃、通风比1∶1.7vvm、搅拌速率130rpm的条件下通风发酵培养6h后残糖降至0.5％，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至48m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至98％，离子交换纯度由70％提高至80％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例7300m3的发酵罐中装有200m3的赖氨酸发酵液，其残糖为2.0％，非无菌情况下用硫酸将其pH调节至5.0后，向其中加入约16m3培养成熟的产朊假丝酵母后在温度30℃、通风比1∶1.6vvm、搅拌速率80rpm的条件下通风发酵培养12h后残糖降至0.4％，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至45m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至97％，离子交换纯度由70％提高至82％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例8300m3的发酵罐中装有200m3的赖氨酸发酵液，其残糖为1.9％，非无菌情况下用硫酸将其pH调节至5.5后，向其中加入约20m3培养成熟的产朊假丝酵母后在温度29℃、通风比1∶1.1vvm、搅拌速率90rpm的条件下通风发酵培养10h后残糖降至0.5％，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至45m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至97％，离子交换纯度由70％提高至81％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例9
300m3的发酵罐中装有200m3的赖氨酸发酵液，其残糖为2.2％，非无菌情况下用盐酸将其pH调节至6.0后，向其中加入约20m3培养成熟的面包酵母后在温度31℃、通风比1∶1.8vvm、搅拌速率140rpm的条件下通风发酵培养8h后残糖降至0.9％，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至38m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至95％，离子交换纯度由70％提高至75％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例10赖氨酸发酵液，残糖2.1％，先于调酸罐中用硫酸调节其pH至3.5后，根据赖氨酸发酵液的体积按10％的接种量接入适量的培养成熟的产朊假丝酵母后充分混合均匀，再向300m3的发酵罐通入约200m3的混合液，在温度29℃、通风比1∶1.3vvm、搅拌速率110rpm的条件下通风发酵培养3.5h后，再依次打入后续的三个带有通风设备的调酸罐中在相同条件下分别通风培养2h，残糖降至0.7％，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至42m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至95％，离子交换纯度由70％提高至76％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例11赖氨酸发酵液，残糖2.0％，先于调酸罐中用硫酸调节其pH至4.0后，根据赖氨酸发酵液的体积按10％的接种量接入适量的培养成熟的产朊假丝酵母后充分混合均匀，再向300m3的发酵罐通入约200m3的混合液，在温度30℃、通风比1∶1.4vvm、搅拌速率110rpm的条件下通风发酵培养3h后，再依次打入后续的三个带有通风设备的调酸罐中在相同条件下分别通风培养约2h，残糖降至0.8％以下，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至42m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至95％，离子交换纯度由70％提高至76％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例12赖氨酸发酵液，残糖2.1％，先于调酸罐中用硫酸调节其pH至4.5后，根据赖氨酸发酵液的体积按9％的接种量接入适量的培养成熟的面包酵母后充分混合均匀，再向300m3的发酵罐通入约200m3的混合液，在温度28℃、通风比1∶2vvm、搅拌速率110rpm的条件下通风发酵培养5h后，再依次打入后续的三个带有通风设备的调酸罐中在相同条件下分别通风培养2h，残糖降至0.5％以下，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至45m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至96％，离子交换纯度由70％提高至78％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例13赖氨酸发酵液，残糖1.9％，先于调酸罐中用硫酸调节其pH至5.0后，根据赖氨酸发酵液的体积按8％的接种量接入适量的培养成熟的产朊假丝酵母后充分混合均匀，再向300m3的发酵罐通入约200m3的混合液，在温度31℃、通风比1∶1.9vvm、搅拌速率110rpm的条件下通风发酵培养4h后，再依次打入后续的三个带有通风设备的调酸罐中在相同条件下分别通风培养2.5h，残糖降至0.6％以下，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至44m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至97％，离子交换纯度由70％提高至79％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例14赖氨酸发酵液，残糖1.8％，先于调酸罐中用硫酸调节其pH至5.5后，根据赖氨酸发酵液的体积按5％的接种量接入适量的培养成熟的面包酵母后充分混合均匀，再向300m3的发酵罐通入约200m3的混合液，在温度32℃、通风比1∶1.5vvm、搅拌速率100rpm的条件下通风发酵培养3h后，再依次打入后续的三个带有通风设备的调酸罐中在相同条件下分别通风培养2.5h，残糖降至0.7％以下，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至45m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至96％，离子交换纯度由70％提高至80％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
实施例15赖氨酸发酵液，残糖2.2％，先于调酸罐中用硫酸调节其pH至6.0后，根据赖氨酸发酵液的体积按12％的接种量接入适量的培养成熟的面包酵母后充分混合均匀，再向300m3的发酵罐通入约200m3的混合液，在温度30℃、通风比1∶2vvm、搅拌速率90rpm的条件下通风发酵培养4h后，再依次打入后续的三个带有通风设备的调酸罐中在相同条件下分别通风培养3h，残糖降至0.5％以下，发酵液粘度下降，膜过滤通量由20m3/h提高至46m3/h，赖氨酸离子交换收率由90％提高至97％，离子交换纯度由70％提高至80％。赖氨酸晶体成品色泽变得晶莹，经过处理的发酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色泽均得到改善。
权利要求
1.一种赖氨酸发酵液的二次发酵的技术，其特征是赖氨酸发酵结束的发酵液用酸调节到pH 3.0-6.0，接入具有生理活性的酵母进行二次发酵。
2.根据权利要求1所述的赖氨酸发酵液的二次发酵的技术，其特征是发酵过程中发酵罐内的控制参数如下温度28-32℃、通风比1∶1-1∶2vvm、搅拌速率80-150rpm，发酵时间6-12小时。
3.根据权利要求1或2所述的赖氨酸发酵液的二次发酵的技术，其特征是接入的具有生理活性的酵母接种量为发酵液的体积的5-10％。
4.根据权利要求3所述的赖氨酸发酵液的二次发酵的技术，其特征是赖氨酸发酵结束的发酵液用酸调节到pH 3.0-5.0。
5.根据权利要求1或4所述的赖氨酸发酵液的二次发酵的技术，其特征是赖氨酸发酵结束的发酵液用酸调节到pH 4.0。
6.根据权利要求5所述的赖氨酸发酵液的二次发酵的技术，其特征是调节pH所用酸为硫酸或盐酸。
7.根据权利要求1所述的赖氨酸发酵液的二次发酵的技术，其特征是操作工艺是批次操作或连续操作。
全文摘要
本发明涉及到生物工程技术领域中的微生物深层发酵技术，具体涉及到一种向发酵结束的赖氨酸发酵液中添加具有活性的酵母进行二次发酵的技术。本发明通过将赖氨酸发酵液调至适当的pH，然后向其中添加培养好的酵母，进行二次发酵，结果降低了残糖，改善了发酵液粘度，使得膜过滤通量提高了一倍，离子交换收率和结晶纯度均得到提高，赖氨酸结晶粒度和色泽得到改善；同时在65％的饲料级赖氨酸的生产中，使造粒工段克服了发酵液粘壁现象，颗粒颜色变浅，不再易吸湿，且增加了蛋白含量。从而极大地改善了赖氨酸下游工艺，降低了成本，提高了效率。
文档编号C12P13/00GK1928104SQ200610068780
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月7日 优先权日2006年9月7日
发明者王勇, 王亮, 白芳静, 王安, 赵化兵, 魏杰, 管江涛 申请人:山东西王糖业有限公司