本发明属于氨基酸发酵
技术领域：
，具体涉及赖氨酸发酵培养基的制备工艺。
背景技术：
：赖氨酸是人体需要的一种氨基酸，一种不可缺少的营养物质。蛋白质是构成人体细胞的主要成份，食物中的蛋白质进入人体后经过消化先分解成氨基酸，然后人体又利用这些氨基酸再合成新的人体蛋白质，如免疫抗体、消化酶、血浆蛋白、生长激素等都是合成后的人体蛋白质。在合成蛋白质的各种氨基酸中，l-赖氨酸是最重要的一种，缺少赖氨酸，其它氨基酸就受到限制或得不到利用，科学家称它为人体第一必需氨基酸。科学家还发现，l-赖氨酸是控制人体生长的重要物质抑长素中最重要的也是最必需的成份，对人的中枢神经和周围神经系统都起着重要作用。人体不能自身合成l-赖氨酸，必须从食物中吸取赖氨酸是帮助其它营养物质被人体充分吸收和利用的关键物质，人体只有补充了足够的l-赖氨酸才能提高食物蛋白质的吸收和利用，达到均衡营养，促进生长发育。其作用主要有：提高智力、促进生长、增强体质；增进食欲、改善营养不良状况；改善失眠，提高记忆力；帮助产生抗体、激素和酶，提高免疫力、增加血色素；帮助钙的吸收，治疗防止骨质疏松症；降低血中甘油三酯的水平，预防心脑血管疾病的产生。目前生产赖氨酸的方法主要有发酵法和酶法。其中，发酵法是最广泛的生产方法，发酵法生产赖氨酸的主要微生物有谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌等。工业生产中最高产酸率已提高到每升发酵液100g以上，提取率达到80～90%左右。但是培养基的成本制约着企业的发展，原料成本高，企业的利润相应会降低。玉米皮，是玉米深加工企业生产的一种副产品，是将玉米颗粒经过浸泡后进入淀粉生产过程，后经洗涤、挤水、烘干等工序加工而成，其主要成分是纤维、淀粉、蛋白质等。玉米经过浸泡、破碎后分离出来的玉米表皮，含蛋白质、淀粉含量较高，主要用于饲料行业。将玉米皮用酶水解后制成膳食纤维，膳食纤维又称第七营养素，具有保湿吸水，在体内能生成溶胶和凝胶，延迟食物成分在消化器官内的扩散，促使延缓糖分的吸收及对无机质及有机质的吸收。如何对玉米皮进行加工回收利用是发酵企业需要解决的技术问题。玉米皮中淀粉含量约为20％，蛋白质含量约为10％，纤维素、半纤维素以及木质素等不能被菌株利用的组分约占55％，其余为水分和灰质等。如果将玉米皮用于发酵培养基，首先需要去除纤维素、半纤维素以及木质素等不容易被菌株利用的组分，然后对蛋白质和淀粉进行水解，获得容易被菌株吸收利用的糖类、多肽以及氨基酸。技术实现要素：本发明的目的是解决现有技术发酵培养基成本高，赖氨酸产率低等缺陷，提供了赖氨酸发酵培养基的制备工艺。本发明是通过如下技术方案来实现的：赖氨酸发酵培养基的制备工艺，其包括如下步骤：1）取玉米皮处理物，玉米浆，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾，七水硫酸亚铁，七水硫酸镁，乙酸钙，甘露醇，生物素，维生素，水；2）将玉米皮处理物，玉米浆，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾，七水硫酸亚铁，七水硫酸镁，乙酸钙，甘露醇，生物素，维生素，依次添加到水中，搅拌均匀，调ph6.8，121℃保温20min灭菌，冷却，即得。具体地，玉米皮处理物的添加量为200-300g/l，玉米浆的添加量为10-20g/l，磷酸二氢钾的添加量为1-2g/l，磷酸氢二钾的添加量为1-2g/l，七水硫酸亚铁的添加量为0.1-0.2g/l，七水硫酸镁的添加量为0.1-0.2g/l，乙酸钙的添加量为100-200mg/l，甘露醇的添加量为50-100mg/l，生物素的添加量为5-10mg/l，维生素b1的添加量为1-2mg/l。进一步地，所述玉米皮处理物按照如下工艺制备而得：步骤1）将玉米皮粉碎成粉末，然后进行脱脂处理，再添加到五倍重量的水中，搅拌均匀，酶解，然后离心，收集沉淀和液体，将液体置于100℃的条件下，保温3min灭酶，冷却至室温，最后浓缩成原体积的五分之一，得到浓缩液；步骤2）往步骤1）所得沉淀中添加两倍重量的水，搅拌均匀，调节ph为6.8-7，酶解，1000rpm离心3min，收集液体和沉淀，将液体置于100℃的条件下，保温3min灭酶，冷却至室温；步骤3）合并步骤1）所得浓缩液和步骤2）所得液体，即为玉米皮处理物。优选地，所述步骤1）中，酶解包括：按照10u中性淀粉酶:1g玉米皮的比例添加中性蛋白酶，65℃保温30min。优选地，所述步骤1）中，所述粉末的粒径为100目以上。优选地，所述步骤2）中，酶解包括：按照200u中性蛋白酶：1g玉米皮的比例添加中性蛋白酶，50℃保温2h。与现有技术相比，本发明取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：本发明制备工艺简易可行，以玉米皮为主要原料，制备的培养基成本低廉，降低了企业成本；玉米是发酵企业的主要原料，玉米粉用于发酵以及制备糖类，剩余的玉米皮大多作为饲料使用，附加值较低，造成一定的浪费；可将玉米皮进行处理，用于赖氨酸发酵培养基，玉米皮中含有大量的蛋白质、淀粉以及纤维素类物质，淀粉通过酶解可作为碳源组分，蛋白质通过酶解可作为氮源组分，纤维素类物质不能被菌株利用，可以分离出去作为膳食纤维；本发明对玉米皮进行了综合处理，提高了产品附加值，有效解决了发酵企业中玉米皮的存储以及浪费问题；本发明制备的发酵培养基成本较低，降低了发酵成本，提高了企业利润；玉米皮中淀粉、蛋白质和纤维素存在较强的结合键，直接添加蛋白酶不容易对蛋白进行酶解，可以先采用淀粉酶对淀粉进行酶解，然后蛋白的结合力降低，从而使得蛋白的酶解相当容易。乙酸钙在细胞内部参与了乙酰辅酶a的合成，能够参与到三羧酸循环中，从而增加了细胞的代谢强度，适量的乙酸钙能促进菌体细胞生长，从而促进赖氨酸的发酵；甘露醇能够维持渗透压，同时防止细胞水分的流出和盐分的入侵，提高细胞对缺水，高温，高盐和高渗环境的耐受力，稳定酶活性和生物大分子的功能，菌体能够吸收培养基中的甘露醇来抵抗高渗透的压力，在赖氨酸发酵过程中，适量甘露醇的添加能够起到加快菌种生长速率，耗糖速率和产酸速率的作用。附图说明图1：不同乙酸钙添加量对赖氨酸产量的影响；图2：不同甘露醇添加量对赖氨酸产量的影响。具体实施方式本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的产品及方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
发明内容、精神和范围内对本文所述的产品及方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行详细说明。实施例1一种赖氨酸发酵培养基，其包括如下组分：玉米皮处理物300g/l，玉米浆10g/l，磷酸二氢钾2g/l，磷酸氢二钾2g/l，七水硫酸亚铁0.2g/l，七水硫酸镁0.2g/l，乙酸钙200mg/l，甘露醇50mg/l，生物素10mg/l，维生素b12mg/l，溶剂为水；其制备工艺为：将各原料添加到水中，调ph6.8，121℃保温20min灭菌，冷却至32℃，即得。利用上述发酵培养基的发酵工艺，包括如下步骤：将发酵培养基置于发酵罐中，然后按照12%的接种量接入菌株种子液，控制温度32℃，罐压为0.05mpa，风量600l/h，转速为350rpm，控制ph为6.8，溶氧控制在30-40%，根据溶氧的变化控制罐压、风量以及转速；发酵时间为48h。所述玉米皮处理物按照如下工艺制备而得：步骤1）将玉米皮粉碎成100目以上的粉末，然后进行脱脂处理，再添加到五倍重量的水中，搅拌均匀，然后按照10u中性淀粉酶:1g玉米皮的比例添加中性蛋白酶，65℃保温30min，然后离心，收集沉淀和液体，将液体置于100℃的条件下，保温3min灭酶，冷却至室温，最后浓缩成原体积的五分之一，得到浓缩液；二硝基水杨酸比色法测定浓缩液中还原糖的含量占比为72％；步骤2）往步骤1）所得沉淀中添加两倍重量的水，搅拌均匀，调节ph为6.8-7，再按照200u中性蛋白酶：1g玉米皮的比例添加中性蛋白酶，在50℃保温2h，1000rpm离心3min，收集液体和沉淀，将液体置于100℃的条件下，保温3min灭酶，冷却至室温；沉淀主要成分为膳食纤维，可用于其他用途。经检测，液体中蛋白水解率为85％，玉米皮蛋白回收率为70％；有30％左右蛋白质与纤维结合，难以水解，最终存在于沉淀中；步骤3）合并步骤1）所得浓缩液和步骤2）所得液体，即为玉米皮处理物。实施例2一种赖氨酸发酵培养基，其包括如下组分：玉米皮处理物200g/l，玉米浆20g/l，磷酸二氢钾1g/l，磷酸氢二钾1g/l，七水硫酸亚铁0.1g/l，七水硫酸镁0.1g/l，乙酸钙100mg/l，甘露醇100mg/l，生物素5mg/l，维生素b11mg/l，溶剂为水；其制备工艺为：将各原料添加到水中，调ph6.8，121℃保温20min灭菌，冷却至32℃，即得。利用上述发酵培养基的发酵工艺，包括如下步骤：将发酵培养基置于发酵罐中，然后按照10%的接种量接入菌株种子液，控制温度32℃，罐压为0.05mpa，风量600l/h，转速为350rpm，控制ph为6.8，溶氧控制在30-40%，根据溶氧的变化控制罐压、风量以及转速；发酵时间为48h。所述玉米皮处理物按照如下工艺制备而得：步骤1）将玉米皮粉碎成100目以上的粉末，然后进行脱脂处理，再添加到五倍重量的水中，搅拌均匀，然后按照10u中性淀粉酶:1g玉米皮的比例添加中性蛋白酶，65℃保温30min，然后离心，收集沉淀和液体，将液体置于100℃的条件下，保温3min灭酶，冷却至室温；步骤2）往步骤1）所得沉淀中添加两倍重量的水，搅拌均匀，调节ph为6.8-7，再按照200u中性蛋白酶：1g玉米皮的比例添加蛋白酶，在50℃保温2h，1000rpm离心3min，收集液体和沉淀，将液体置于100℃的条件下，保温3min灭酶，冷却至室温；沉淀主要成分为膳食纤维，可用于其他用途；步骤3）合并步骤1）所得浓缩液和步骤2）所得液体，即为玉米皮处理物。对比例1一种赖氨酸发酵培养基，其包括如下组分：葡萄糖80g/l，酵母膏30g/l，玉米浆10g/l，磷酸二氢钾2g/l，磷酸氢二钾2g/l，七水硫酸亚铁0.2g/l，七水硫酸镁0.2g/l，生物素10mg/l，维生素b12mg/l，溶剂为水。对比例2一种赖氨酸发酵培养基，其包括如下组分：葡萄糖80g/l，酵母膏30g/l，玉米浆10g/l，磷酸二氢钾2g/l，磷酸氢二钾2g/l，七水硫酸亚铁0.2g/l，七水硫酸镁0.2g/l，乙酸钙200mg/l，甘露醇50mg/l，生物素10mg/l，维生素b12mg/l，溶剂为水。对比例3一种赖氨酸发酵培养基，其包括如下组分：玉米皮处理物300g/l，玉米浆10g/l，磷酸二氢钾2g/l，磷酸氢二钾2g/l，七水硫酸亚铁0.2g/l，七水硫酸镁0.2g/l，生物素10mg/l，维生素b12mg/l，溶剂为水。实施例3以谷氨酸棒状杆菌atcc14997为发酵菌株，研究了实施例1与对比例1-3的发酵产赖氨酸量，发酵工艺参照实施例1，具体的发酵产酸量见表1：表1组别实施例1对比例1对比例2对比例3赖氨酸产量g/l173.5147.8162.9151.7如表1所示，实施例1的产酸量最高，分别比对比例1提高了17.4%，比对比例2提高了6.5%，比对比例3提高了14.3%。实施例4以实施例1为例，检测了玉米皮处理物添加量对发酵产酸量的影响，以谷氨酸棒状杆菌atcc14997为发酵菌株，发酵工艺参照实施例1，分别设置玉米皮处理物的浓度为50g/l,100g/l,200g/l,300g/l,400g/l，500g/l,具体见表2：表2组别50g/l100g/l200g/l300g/l400g/l500g/l赖氨酸产量g/l109.1133.5166.8173.5176.2178.1如表2所示，随着玉米皮处理物的增加发酵产赖氨酸量增幅明显，当增加到200g/l后，增幅放缓，考虑到成本原因，选择200-300g/l最为适宜。实施例5乙酸钙和甘露醇添加量对发酵产赖氨酸量的影响：以实施例1为例，维持其他组分不变的前提下，以谷氨酸棒状杆菌atcc14997为发酵菌株，设定乙酸钙的浓度梯度分别为0、50、100、200、300、400mg/l，如图1所示，随着乙酸钙浓度的增加，赖氨酸产量不断提高，当添加量增加到100mg/l后，产量增幅并不明显，200mg/l以后，产量反而有所降低，选择100－200mg/l的浓度最合适。以实施例1为例，维持其他组分不变的前提下，设定甘露醇的浓度梯度分别为0、25、50、100、200mg/l，如图2所示，随着甘露醇浓度的增加，赖氨酸产量也随着提高，当添加量增加到50mg/l时，赖氨酸产量达到最大值，随着甘露醇添加量的增大，赖氨酸产量有所降低，最终选择选择50－100mg/l的浓度最合适。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。当前第1页12