生产核黄素的氮源、培养基及培养方法
【专利摘要】本发明涉及一种生产核黄素的氮源获取方法，核黄素发酵液经提取后的废水经过脱盐处理，脱盐后废水总盐份控制在5g/l以下，加入2%～5%聚合硫酸亚铁絮凝1～2小时，以双锥卧螺离心机离心过滤，得到固相物，经干燥得到菌体蛋白。本发明解决了核黄素菌体蛋白盐分过高难以利用的问题，得到菌体蛋白，替代作为发酵氮源，大大降低了昂贵的有机氮源的使用，实现了资源回收利用。并以此菌体蛋白为基础，发明了相应的种子培养基、发酵培养基配方，从影响发酵稳定的温度、pH值、残糖量、溶氧量、通氨量及补料方式等因素入手，对工艺控制条件进行优化。
【专利说明】生产核黄素的氮源、培养基及培养方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及生物法生产核黄素。
【背景技术】
[0002]核黄素的微生物发酵采用的主要碳源为植物油、葡萄糖、糖蜜或大米糖等；有机氮源以蛋白胨、骨胶、鱼粉、玉米浆及配比好的生物氮素为主，无机盐有NaCl、K2HP04、MgS04等。所用的原料价格不断上涨，在工业应用上导致成本居高不下。同时，核黄素发酵行业的生产废水为高浓度有机废水，具有高色度、高盐度、高C0D、高B0D、高菌体含量等特点，治理工作较困难。废水中含有大量的糖、蛋白质、SS与氨氮，这些物质并非有毒有害物质，能被一些微生物和动物在生长繁殖中所利用，其任意排放不仅浪费了资源，而且造成严重的环境污染。因此，将核黄素废水中的菌体蛋白回收再利用，是有效解决核黄素发酵所需氮源的出路之一。
[0003]现有的核黄素菌体蛋白是将核黄素发酵液经提取后的废水通过多效蒸发系统进行浓缩干燥，浓缩后的浓浆料利用喷雾干燥塔(或滚筒式烘干机)进行干燥而得到，大量用于饲料行业作为固体蛋白饲料进行添加应用。其缺点是菌体蛋白盐份过高导致附加值太低，能源消耗等成本高于产品价值；作为固体蛋白饲料进行添加应用时需要准入许可要求，大大限制了核黄素菌体蛋白推广应用。
[0004]中国专利201010101762.2，公开了一种利用微生物发酵废弃细胞实现氮循环利用的方法，该方法将废弃细胞预处理，然后水解得到氮源。尽管，该方法提供了一种将废弃细胞作为氮源的思路，但其并没有利用盐分过高的菌体蛋白，也没有结合核黄素发酵的特点来解决菌体蛋白盐分过高而导致其附加值低的问题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是如何利用核黄素菌体蛋白作为氮源，提供合适的核黄素发酵的培养基和培养方法。
[0006]本发明的技术方案是:
一种生产核黄素的氮源获取方法，核黄素发酵液经提取后的废水经过脱盐处理，脱盐后废水总盐份控制在5g/l以下，加入2%~5%聚合硫酸亚铁絮凝I~2小时，以双锥卧螺离心机离心过滤，得到固相物，经干燥得到菌体蛋白。
[0007]进一步，所述脱盐处理采用纳滤或电渗析。
[0008]一种核黄素种子培养基，淀粉葡萄糖20g/l ;菌体蛋白12g/l ;酵母粉5g/l ;硝酸钠5g/l ;硝酸胺 5g/l ;磷酸二氢钾lg/Ι ;磷酸氢二钾3g/l ;七水硫酸镁0.5g/l ;氯化钙
0.lg/Ι ;氯化亚铁 0.05g/l ;七水硫酸锌 0.03g/l ;氯化锰 0.02g/l ；pH6.7 ~6.9。
[0009]一种核黄素发酵培养基，淀粉葡萄糖120g/l ;菌体蛋白40g/l ;酵母粉10g/l ;硝酸钠15g/l ;硝酸铵5g/l ;磷酸二氢钾2g/l ;磷酸氢二钾4.5g/l ;七水硫酸镁1.0g/Ι ;氯化钙0.2g/l ;氯化亚铁0.05g/l ;七水硫酸锌0.03g/l ;氯化锰0.02g/l ;甜菜碱0.012g/l ；ρΗ6.7 ~7.1。
[0010]一种核黄素发酵培养方法，包括:
1)将种子培养基装入10m3种子罐，消毒完成后，接入制好的枯草芽苞杆菌孢子悬浮液，在37~39°C下120~140rpm好氧培养12~16h。在种子液菌丝分裂、镜检正常，无杂菌，各项检测数据、指标都达到工艺要求的前提下，消好种子罐至发酵罐的连接管道，准备移种；
2)将发酵培养基用泵通过连接管道经磁化装置抽入200m3发酵罐中，消毒、灭菌后补入灭菌消毒磁化好的无菌葡萄糖液，使发酵罐培养基的初糖浓度达到15g/L，用液氨调节PH至6.7~7.1，控制通气比(VVM)为1: 0.6 ;移入已培养好的正常种子液，发酵体积控制在120~150m3，开始发酵，保持发酵培养温度在37~39°C，控制发酵过程中的糖量，然后增补加30%浓度已灭菌和磁化的葡萄糖液；启动机械搅拌，搅拌转速由llOrpm渐增至130rpm,维持罐内溶解氧在20%~30%之间。
[0011]进一步，所述发酵过程中的糖量控制为0~24小时，葡萄糖浓度10~15g/L之间；24~32小时，葡萄糖浓度5~8g/L之间；32~40小时葡萄糖浓度2~5g/L之间；放罐前两小时停糖，残糖量要求调控在1~2g/L。以30%~60%的玉米淀粉糖液进行限制性流加补料。
[0012]进一步,葡萄糖液经过0.03~0.08T的磁场磁化。
[0013]进一步，所述磁化装置的磁场强度为0.03~0.08T。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果是:`
本发明解决了核黄素菌体蛋白盐分过高难以利用的问题，得到菌体蛋白，替代作为发酵氮源，大大降低了昂贵的有机氮源的使用，实现了资源回收利用。并以此菌体蛋白为基础，发明了相应的种子培养基、发酵培养基配方，从影响发酵稳定的温度、pH值、残糖量、溶氧量、通氨量及补料方式等因素入手，对工艺控制条件进行优化。利用磁场效应，使发酵物料的理化性质发生改变，成为有生物效应的磁处理溶液，促进菌体生长，实现稳产增效。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例
[0016]将种子培养基装入10 m3种子罐，消毒完成后，接入制好的枯草芽苞杆菌孢子悬浮液，在37~39°C下120~140rpm好氧培养12~16h。在种子液菌丝分裂、镜检正常，无杂菌，各项检测数据、指标都达到工艺要求的前提下，消好种子罐至发酵罐的连接管道，准备移种。
[0017]将发酵培养基用泵通过连接管道经磁化装置抽入200m3发酵罐中，消毒、灭菌后补入灭菌消毒磁化好的无菌葡萄糖液，使发酵罐培养基的初糖浓度达到15g/L，用液氨调节PH至6.7~7.1，控制通气比(VVM)为1: 0.6。移入已培养好的正常种子液，发酵体积控制在120~150m3，开始发酵，保持发酵培养温度在37~39°C，发酵进行4小时以后，测量残糖含量，使罐中的葡萄糖浓度保持在15g/L左右，然后以500kg/hr的流速匀速递增补加30%浓度已灭菌和磁化的葡萄糖液。启动机械搅拌，搅拌转速由llOrpm渐增至130rpm，维持罐内溶解氧在20%~30%之间。发酵过程中的糖量控制:O~24小时，葡萄糖浓度10~15g/L之间;24~32小时，葡萄糖浓度5~8g/L之间;32~40小时葡萄糖浓度2~5g/L之间。直到菌丝衰老，补入的葡萄糖消耗完，溶解氧上升至70%、PH上升至7.5时终止发酵，发酵液进入提取工序提取核黄素。发酵过程中，以无菌磁化水及流加的无菌葡萄糖液补充蒸发的水量，使体积控制在 150 m3左右，并保持罐压0.02~0.05MPa。
【权利要求】
1.一种生产核黄素的氮源获取方法，其特征在于，核黄素发酵液经提取后的废水经过脱盐处理，脱盐后废水总盐份控制在5g/l以下，加入2%~5%聚合硫酸亚铁絮凝1~2小时，以双锥卧螺离心机离心过滤，得到固相物，经干燥得到菌体蛋白。
2.根据权利要求1所述的一种生产核黄素的氮源获取方法，其特征在于，所述脱盐处理采用纳滤或电渗析。
3.一种核黄素种子培养基，其特征在于，淀粉葡萄糖20g/l ;菌体蛋白12g/l ;酵母粉5g/l ;硝酸钠5g/l ;硝酸胺5g/l ;磷酸二氢钾lg/Ι ;磷酸氢二钾3g/l ;七水硫酸镁0.5g/1 ;氯化钙0.lg/Ι ;氯化亚铁0.05g/l ;七水硫酸锌0.03g/l ;氯化锰 0.02g/l ；pH6.7~6.9。
4.一种核黄素发酵培养基，其特征在于，淀粉葡萄糖120g/l ;菌体蛋白40g/l ;酵母粉10g/l ;硝酸钠15g/l ;硝酸铵5g/l ;磷酸二氢钾2g/l ;磷酸氢二钾4.5g/l ;七水硫酸镁1.0g/Ι ;氯化钙0.2g/l ;氯化亚铁0.05g/l ;七水硫酸锌0.03g/l ;氯化锰0.02g/l ;甜菜碱 0.012g/l ；pH6.7 ~7.1。
5.—种核黄素发酵培养方法，其特征在于，包括:1)将种子培养基装入10m3种子罐，消毒完成后，接入制好的枯草芽苞杆菌孢子悬浮液，在37~39°C下120~140rpm好氧培养12~16h。在种子液菌丝分裂、镜检正常，无杂菌，各项检测数据、指标都达到工艺要求的前提下，消好种子罐至发酵罐的连接管道，准备移种；2)将发酵培养基用泵通过连接管道经磁化装置抽入200m3发酵罐中，消毒、灭菌后补入灭菌消毒磁化好的无菌葡萄糖液，使发酵罐培养基的初糖浓度达到15g/L，用液氨调节PH至6.7~7.1，控制通气比(VVM)为1: 0.6 ;移入已培养好的正常种子液，发酵体积控制在120~150m3，开始发酵，保持发酵培养温度在37~39°C，控制发酵过程中的糖量，然后增补加30%浓度已灭菌和磁化的葡萄糖液；启动机械搅拌，搅拌转速由llOrpm渐增至130rpm,维持罐内溶解氧在20%~30%之间。
6.根据权利要求5所述的一种核黄素发酵培养方法，其特征在于，所述发酵过程中的糖量控制为0~24小时，葡萄糖浓度10~15g/L之间；24~32小时，葡萄糖浓度5~8g/L之间；32~40小时葡萄糖浓度2~5g/L之间；放罐前两小时停糖，残糖量要求调控在1~2g/L。以30%~60%的玉米淀粉糖液进行限制性流加补料。
7.根据权利要求5所述的一种核黄素发酵培养方法，其特征在于，葡萄糖液经过0.03~0.08T的磁场磁化。
8.据权利要求5所述的一种核黄素发酵培养方法,其特征在于,所述磁化装置的磁场强度为0.03~0.08T。
【文档编号】C12N1/20GK103695519SQ201310712200
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】王专旭, 高峰, 林建华, 周秀桃 申请人:广济药业（孟州）有限公司