本发明属于生物发酵工程技术领域，尤其是一种利用玉米浆水解液替代部分豆粕水解液的温敏型谷氨酸发酵生产方法。
背景技术：
温敏型谷氨酸发酵原料需要丰富的有机氮源，为菌体生长繁殖及代谢产酸提供所必需的各种氨基酸及有机氮，使菌体生长健壮，活力增强，大量积累谷氨酸。豆粕水解液是温敏型谷氨酸发酵生产工艺中常用的有机氮源，其价格相对较高，使原材料成本偏高。
玉米浆是生产玉米淀粉的副产物。玉米浆中含有丰富的可溶性蛋白、生长因子和一些前体物质，含大约40％～50％干物质。玉米浆是微生物生长繁殖普遍需要的有机氮源，因此在发酵行业中广泛应用于培养基配制。由于玉米浆中大部分氨基酸以大分子的蛋白形式存在，不能为微生物直接利用，为满足发酵的营养需求，需要添加大量的玉米浆。随着玉米浆用量加大，发酵过程中会产生较多泡沫，发酵罐容的有效利用率随之降低，另外玉米浆中不溶性颗粒及部分不易高温杀灭的微生物芽孢随之增多，发酵染菌风险增大。
温敏型谷氨酸发酵工艺营养需求大，而且温敏型菌株对杂菌敏感。如果能将玉米浆水解后作为发酵原料，既能消除一些生产中的不利因素，又可以充分利用自身的原料优势，降低成本，增加企业效益。
通过检索，发现如下两篇与本专利申请相关的专利公开文献：
1.玉米浆酶解液用于微生物油脂发酵的生产方法(CN103642857A)，本发明的目的在于提供玉米浆酶解液代替玉米浆，用于微生物油脂发酵生产，以满足市场的需要。采用植酸酶和酸性蛋白酶对玉米浆进行酶解后离心得到的酶解液代替玉米浆作为培养基，有效降低了染菌风险，酶解液中无机磷/总磷含量为75-90％，微生物生物利用度提高，降低生产成本，且在微生物油脂发酵中，有利于不饱和脂肪酸快速积累，缩短发酵周期，降低微生物发酵成本。
2.一种玉米浆水解液的制备方法(CN103014085A)，本发明涉及氨基酸发酵领域，具体涉及一种玉米浆水解液的制备方法。该方法取波美度为12～25°的玉米浆与硫酸的水溶液混合获得第一溶液，取第一溶液水解即得，以g/mL计，硫酸与第一溶液的质量体积比为8～15:100。采用本发明提供的制备方法制备的玉米浆水解液用于氨基酸发酵，发酵液几乎没有染菌，而使用传统方法制备的玉米浆，氨基酸发酵液出现不同程度的染菌情况，染菌率高达60％。同时，采用本发明所述制备方法制备的玉米浆用于氨基酸发酵，其氨基酸产酸水平与采用传统方法制备的玉米浆发酵的产酸水平相比有明显提高。
通过对比，本发明专利申请与上述专利公开文献存在本质的不同。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种利用玉米浆水解液替代部分豆粕水解液的温敏型谷氨酸发酵生产方法，该生产方法能稳定温敏型谷氨酸发酵生产水平，降低生产中的原材料成本。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种利用玉米浆水解液替代部分豆粕水解液的温敏型谷氨酸发酵生产方法，发酵过程中使用玉米浆水解液代替温敏型谷氨酸发酵工艺中的部分豆粕水解液制备发酵培养基，发酵生产谷氨酸。
而且，所述玉米浆水解液代替50％的豆粕水解液制备发酵培养基。
而且，所述发酵培养基的原料配比如下：
淀粉水解糖40～60g/L；玉米浆20～30ml/L；玉米浆水解液20～40g/L；豆粕水解液5～10g/L；糖蜜5～15ml/L；磷酸氢二钠7～9g/L；氯化钾2～4g/L；硫酸镁1.4～1.6g/L；消泡剂0.1～0.3ml/L，pH为6.9～7.1，121℃灭菌20分钟。
而且，所述玉米浆水解液的制备方法如下：玉米浆采用酸法水解，水解条件为：取新鲜玉米浆，加入0.1～0.2倍质量的硫酸，水解温度为100～120℃，水解时间为10～20小时，即得水解液总氮含量为3～4g/100mL、氨基态氮含量为1.5～3g/100mL的玉米浆水解液。
而且，所述糖蜜为甜菜糖蜜。
而且，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。
而且，具体步骤如下：
按15％的接种量将温敏型谷氨酸菌的种子液接入发酵培养基中，采用连续流加无机氮源的方式补充氮源并控制发酵液的pH在6.8～7.2；同时，根据需要流加适量泡敌至泡沫消失，流加质量浓度为500～800g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在质量分数为10g/L，发酵培养至28～32小时后发酵结束，即发酵得谷氨酸；
其中，所述葡萄糖溶液经115℃灭菌20分钟。
而且，所述无机氮源为质量分数为28％的氨水或液氨。
而且，所述葡萄糖溶液的质量浓度为600g/L。
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，经水解后替代部分豆粕水解液制备温敏型谷氨酸发酵培养基的方法，生产指标与正常发酵基本一致，该原材料来自淀粉生产的副产物，所以成本低廉，该方法在保证生产稳定的同时，可有效降低谷氨酸的综合生产成本，直接提高企业的经济效益，适于在生产中全面推广。
2、本方法减少了发酵培养基中直接添加玉米浆的量，发酵过程中的泡沫减小，不仅节省了消泡剂用量，还提高了罐容有效利用率。同时为后续提取减轻了负担。
3、本方法在玉米浆水解过程中，会杀灭其中的杂菌及芽孢，可避免因原料灭菌不彻底导致的染菌风险。
4、本方法整个工艺过程操作简便，经济效益显著，十分适合工业化生产。
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。
本发明在发酵过程中使用玉米浆水解液替代部分豆粕水解液制备发酵培养基，发酵生产谷氨酸。采用本发明所述的玉米浆水解液替代部分豆粕水解液制备培养基发酵生产谷氨酸的操作方法和工艺控制条件，若不特别说明，均与完全采用豆粕水解液的培养基发酵生产温敏型谷氨酸菌种发酵生产谷氨酸的公知操作方法和工艺控制条件一致。
实施例1
一种利用玉米浆水解液替代部分豆粕水解液的温敏型谷氨酸发酵生产方法，发酵过程中使用玉米浆水解液代替温敏型谷氨酸发酵工艺中的部分豆粕水解液制备发酵培养基，发酵生产谷氨酸；具体步骤如下：
(1)所使用的微生物菌株为温敏型谷氨酸菌。
(2)发酵培养基：淀粉水解糖40g/L；玉米浆30ml/L；玉米浆水解液20g/L；
豆粕水解液5g/L；糖蜜5ml/L；磷酸氢二钠7g/L；氯化钾2g/L；硫酸镁1.4g/L；消泡剂0.1ml/L。pH为6.9～7.1，121℃灭菌20分钟。
(3)补加糖液：补加糖液为葡萄糖的质量浓度为600g/L的葡萄糖液，115℃灭菌20分钟。
(4)按15％的接种量将种子液接入发酵培养基，采用连续流加质量分数28％的氨水的方式补充氮源并控制发酵液的pH在6.8～7.2；根据需要流加适量泡敌至泡沫消失，流加质量浓度为600g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在质量分数为10g/L，发酵培养至28小时后发酵结束，即发酵得谷氨酸。
经检测，发酵产谷氨酸水平为176g/L，糖酸转化率为67％。
实施例2
一种利用玉米浆水解液替代部分豆粕水解液的温敏型谷氨酸发酵生产方法，发酵过程中使用玉米浆水解液代替温敏型谷氨酸发酵工艺中的部分豆粕水解液制备发酵培养基，发酵生产谷氨酸；具体步骤如下：
(1)所使用的微生物菌株为温敏型谷氨酸菌。
(2)发酵培养基：淀粉水解糖50g/L；玉米浆30ml/L；玉米浆水解液30g/L；
豆粕水解液10g/L；糖蜜10ml/L；磷酸氢二钠8g/L；氯化钾3g/L；硫酸镁1.5g/L；消泡剂0.2ml/L。pH为6.9～7.1，121℃灭菌20分钟；
所述玉米浆水解液的制备方法如下：玉米浆采用酸法水解，水解条件为：取新鲜玉米浆，加入0.1～0.2倍质量的硫酸，水解温度为100～120℃，水解时间为10～20小时，即得水解液总氮含量为3～4g/100mL、氨基态氮含量为1.5～3g/100mL的玉米浆水解液。
所述糖蜜为甜菜糖蜜。
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。
(3)补加糖液：补加糖液为葡萄糖的质量浓度为700g/L的葡萄糖液，115℃灭菌20分钟。
(4)按15％的接种量将种子液接入发酵培养基，采用连续流加质量分数28％的液氨的方式补充氮源并控制发酵液的pH在6.8～7.2；根据需要流加适量泡敌至泡沫消失，流加质量浓度为700g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在质量分数为10g/L，发酵培养至30小时后发酵结束，即发酵得谷氨酸。
经检测，发酵产谷氨酸水平为183g/L，糖酸转化率为68％。
实施例3
一种利用玉米浆水解液替代部分豆粕水解液的温敏型谷氨酸发酵生产方法，发酵过程中使用玉米浆水解液代替温敏型谷氨酸发酵工艺中的部分豆粕水解液制备发酵培养基，发酵生产谷氨酸；具体步骤如下：
(1)所使用的微生物菌株为温敏型谷氨酸菌。
(2)发酵培养基：淀粉水解糖60g/L；玉米浆30ml/L；玉米浆水解液40g/L；
豆粕水解液10g/L；糖蜜15ml/L；磷酸氢二钠9g/L；氯化钾4g/L；硫酸镁1.6g/L；消泡剂0.3ml/L。pH为6.9～7.1，121℃灭菌20分钟；
所述玉米浆水解液的制备方法如下：玉米浆采用酸法水解，水解条件为：取新鲜玉米浆，加入0.1～0.2倍质量的硫酸，水解温度为100～120℃，水解时间为10～20小时，即得水解液总氮含量为3～4g/100mL、氨基态氮含量为1.5～3g/100mL的玉米浆水解液。
所述糖蜜为甜菜糖蜜。
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚。
(3)补加糖液：补加糖液为葡萄糖的质量浓度为800g/L的葡萄糖液，115℃灭菌20分钟。
(4)按15％的接种量将种子液接入发酵培养基，采用连续流加质量分数28％的氨水的方式补充氮源并控制发酵液的pH在6.8～7.2；根据需要流加适量泡敌至泡沫消失，流加质量浓度为800g/L的葡萄糖溶液将残糖控制在质量分数为10g/L，发酵培养至32小时后发酵结束，即发酵得谷氨酸。
经检测，发酵产谷氨酸水平为190g/L，糖酸转化率为69％。
本发明的相关检测结果：
采用本发明所述方法制备的培养基发酵生产谷氨酸与采用公知培养基发酵生产谷氨酸的技术指标对比如下表1所示：
表1采用本发明所述方法制备的培养基发酵生产谷氨酸与采用公知培养基发酵生产谷氨酸的技术指标对比表
由以上生产试验结果可以看出，用玉米浆水解液代替部分豆粕水解液进行发酵配料，谷氨酸发酵的各项生产指标未有明显的降低，产酸率和糖酸转化率与原工艺基本一致。证明该发明在温敏型谷氨酸发酵工艺生产中全面推广是可行的。