專(zhuān)利名稱(chēng)：一種賴(lài)氨酸發(fā)酵液的二次發(fā)酵的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到生物工程技術(shù)領(lǐng)域中的微生物深層發(fā)酵技術(shù)，具體涉及到一種向賴(lài)氨酸發(fā)酵結(jié)束并調(diào)節(jié)pH后的賴(lài)氨酸發(fā)酵液中添加具有生理活性的酵母進(jìn)行二次發(fā)酵的技術(shù)。
背景技術(shù)：
賴(lài)氨酸是人和動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)的必需氨基酸，且在八種必需氨基酸中是惟一的僅L型才能被有效利用的基本氨基酸，是小麥、玉米、稻米等植物蛋白質(zhì)中最缺乏的氨基酸。因此，賴(lài)氨酸廣泛應(yīng)用于營(yíng)養(yǎng)食品、食品強(qiáng)化劑、飼料及醫(yī)藥等方面。由于國(guó)內(nèi)飼料工業(yè)驚人的發(fā)展速度，L-賴(lài)氨酸的市場(chǎng)需求與日俱增。但發(fā)酵法生產(chǎn)賴(lài)氨酸進(jìn)行提純時(shí)，由于發(fā)酵液中殘?zhí)歉撸斐赡み^(guò)濾困難、離子交換收率和純度低等問(wèn)題；若發(fā)酵液直接濃縮制造飼料，會(huì)發(fā)生美拉德反應(yīng)，致使賴(lài)氨酸受破壞并使產(chǎn)品容易吸濕而粘結(jié)。有研究指出在賴(lài)氨酸發(fā)酵過(guò)程的不同階段接種不同量的酵母，可以消耗殘?zhí)?，同時(shí)增加蛋白質(zhì)含量。但該工藝要求酵母無(wú)菌培養(yǎng)且在賴(lài)氨酸發(fā)酵的過(guò)程中添加酵母，因而增加了工藝的復(fù)雜性和染菌幾率，同時(shí)可能對(duì)賴(lài)氨酸產(chǎn)生菌的生長(zhǎng)及產(chǎn)酸產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。因而尋求一種更為簡(jiǎn)單、方便且有效的方法，是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決在賴(lài)氨酸發(fā)酵過(guò)程中的上述問(wèn)題，提高賴(lài)氨酸的收率，本發(fā)明提供一種向發(fā)酵結(jié)束的賴(lài)氨酸發(fā)酵液中添加具有生理活性的酵母進(jìn)行二次發(fā)酵的技術(shù)。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)將賴(lài)氨酸發(fā)酵結(jié)束得到的發(fā)酵液用酸調(diào)節(jié)pH值3.0-6.0左右，接入具有生理活性的酵母進(jìn)行二次發(fā)酵。
發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐的控制參數(shù)為溫度28-32℃、通風(fēng)比1∶1-1∶2vvm、攪拌速率80-150rpm、發(fā)酵時(shí)間6-12小時(shí)。
發(fā)酵培養(yǎng)成熟的酵母接種量按發(fā)酵液體積的5-10％加入。
所用酵母為產(chǎn)朊假絲酵母、面包酵母等。
所用調(diào)節(jié)pH的酸可以是硫酸或鹽酸，硫酸的效果好于鹽酸。
pH3.0-6.0范圍內(nèi)，酵母均可生長(zhǎng)，pH3.0-5.0范圍內(nèi)酵母生長(zhǎng)較好，當(dāng)pH為4.0時(shí)賴(lài)氨酸發(fā)酵液中酵母的生長(zhǎng)效果最佳。
上述發(fā)酵過(guò)程既可以在無(wú)菌環(huán)境中進(jìn)行，也可以在非無(wú)菌環(huán)境中進(jìn)行，對(duì)環(huán)境要求較低，且在非無(wú)菌環(huán)境中，發(fā)酵過(guò)程更易進(jìn)行。
上述二次發(fā)酵工藝的操作可以是批次操作，也可以是連續(xù)操作。
批次操作時(shí)效果降低了殘?zhí)呛桶l(fā)酵液的粘度，提高了賴(lài)氨酸收率和純度等；直接造粒時(shí)避免了粘壁性。連續(xù)操作時(shí)效果與批次操作時(shí)效果幾乎相同，但與批次操作相比提高了對(duì)發(fā)酵罐的利用率，減少了非發(fā)酵時(shí)間。
經(jīng)過(guò)發(fā)酵，發(fā)酵液內(nèi)殘?zhí)墙抵?％以下，發(fā)酵液可直接進(jìn)入賴(lài)氨酸提純工段或造粒工段制取需要的產(chǎn)品。
本發(fā)明的特點(diǎn)是可以降低發(fā)酵液的殘?zhí)呛驼扯龋瑥亩@著改善發(fā)酵液的物理、化學(xué)性質(zhì)，有利于賴(lài)氨酸的精制提取以及賴(lài)氨酸飼料的造粒制備。同時(shí)有利于賴(lài)氨酸晶體成品以及飼料成品的外觀的改善。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1300m3的發(fā)酵罐中裝有200m3的賴(lài)氨酸發(fā)酵液，其殘?zhí)菫?.1％，非無(wú)菌情況下用硫酸將其pH調(diào)節(jié)至4.0后，向其中加入約11m3培養(yǎng)成熟的產(chǎn)朊假絲酵母后通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)8h后殘?zhí)墙抵?.8％，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由19m3/h提高至45m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至95％，離子交換純度由70％提高至75％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒粘壁現(xiàn)象減少，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例2300m3的發(fā)酵罐中裝有200m3的賴(lài)氨酸發(fā)酵液，其殘?zhí)菫?.0％，非無(wú)菌情況下用硫酸將其pH調(diào)節(jié)至3.5后，向其中加入約10m3培養(yǎng)成熟的面包酵母后在溫度28℃、通風(fēng)比1∶1vvm、攪拌速率80rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)10h，殘?zhí)墙抵?.6％，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至47m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由88％提高至95％，離子交換純度由70％提高至77％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例3300m3的發(fā)酵罐中裝有200m3的賴(lài)氨酸發(fā)酵液，其殘?zhí)菫?.9％，非無(wú)菌情況下用硫酸將其pH調(diào)節(jié)至4.5后，向其中加入約15m3培養(yǎng)成熟的產(chǎn)朊假絲酵母后在溫度30℃、通風(fēng)比1∶1.5vvm、攪拌速率120rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)7h后殘?zhí)墙抵?.3％，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至49m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至96％，離子交換純度由70％提高至80％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例4300m3的發(fā)酵罐中裝有200m3的賴(lài)氨酸發(fā)酵液，其殘?zhí)菫?.0％，非無(wú)菌情況下用硫酸將其pH調(diào)節(jié)至4.0后，向其中加入約12m3培養(yǎng)成熟的面包酵母后在溫度31℃、通風(fēng)比1∶2vvm、攪拌速率100rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)9h后殘?zhí)墙抵?.3％，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至45m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至97％，離子交換純度由70％提高至78％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例5300m3的發(fā)酵罐中裝有200m3的賴(lài)氨酸發(fā)酵液，其殘?zhí)菫?.3％，非無(wú)菌情況下用硫酸將其pH調(diào)節(jié)至4.2后，向其中加入約16m3培養(yǎng)成熟的面包酵母后在溫度29℃、通風(fēng)比1∶1.4vvm、攪拌速率150rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)10h后殘?zhí)墙抵?.4％，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至44m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至96％，離子交換純度由70％提高至79％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例6300m3的發(fā)酵罐中裝有200m3的賴(lài)氨酸發(fā)酵液，其殘?zhí)菫?.8％，非無(wú)菌情況下用硫酸將其pH調(diào)節(jié)至4.8后，向其中加入約14m3培養(yǎng)成熟的面包酵母后在溫度32℃、通風(fēng)比1∶1.7vvm、攪拌速率130rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)6h后殘?zhí)墙抵?.5％，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至48m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至98％，離子交換純度由70％提高至80％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例7300m3的發(fā)酵罐中裝有200m3的賴(lài)氨酸發(fā)酵液，其殘?zhí)菫?.0％，非無(wú)菌情況下用硫酸將其pH調(diào)節(jié)至5.0后，向其中加入約16m3培養(yǎng)成熟的產(chǎn)朊假絲酵母后在溫度30℃、通風(fēng)比1∶1.6vvm、攪拌速率80rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)12h后殘?zhí)墙抵?.4％，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至45m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至97％，離子交換純度由70％提高至82％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例8300m3的發(fā)酵罐中裝有200m3的賴(lài)氨酸發(fā)酵液，其殘?zhí)菫?.9％，非無(wú)菌情況下用硫酸將其pH調(diào)節(jié)至5.5后，向其中加入約20m3培養(yǎng)成熟的產(chǎn)朊假絲酵母后在溫度29℃、通風(fēng)比1∶1.1vvm、攪拌速率90rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)10h后殘?zhí)墙抵?.5％，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至45m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至97％，離子交換純度由70％提高至81％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例9
300m3的發(fā)酵罐中裝有200m3的賴(lài)氨酸發(fā)酵液，其殘?zhí)菫?.2％，非無(wú)菌情況下用鹽酸將其pH調(diào)節(jié)至6.0后，向其中加入約20m3培養(yǎng)成熟的面包酵母后在溫度31℃、通風(fēng)比1∶1.8vvm、攪拌速率140rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)8h后殘?zhí)墙抵?.9％，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至38m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至95％，離子交換純度由70％提高至75％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例10賴(lài)氨酸發(fā)酵液，殘?zhí)?.1％，先于調(diào)酸罐中用硫酸調(diào)節(jié)其pH至3.5后，根據(jù)賴(lài)氨酸發(fā)酵液的體積按10％的接種量接入適量的培養(yǎng)成熟的產(chǎn)朊假絲酵母后充分混合均勻，再向300m3的發(fā)酵罐通入約200m3的混合液，在溫度29℃、通風(fēng)比1∶1.3vvm、攪拌速率110rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)3.5h后，再依次打入后續(xù)的三個(gè)帶有通風(fēng)設(shè)備的調(diào)酸罐中在相同條件下分別通風(fēng)培養(yǎng)2h，殘?zhí)墙抵?.7％，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至42m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至95％，離子交換純度由70％提高至76％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例11賴(lài)氨酸發(fā)酵液，殘?zhí)?.0％，先于調(diào)酸罐中用硫酸調(diào)節(jié)其pH至4.0后，根據(jù)賴(lài)氨酸發(fā)酵液的體積按10％的接種量接入適量的培養(yǎng)成熟的產(chǎn)朊假絲酵母后充分混合均勻，再向300m3的發(fā)酵罐通入約200m3的混合液，在溫度30℃、通風(fēng)比1∶1.4vvm、攪拌速率110rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)3h后，再依次打入后續(xù)的三個(gè)帶有通風(fēng)設(shè)備的調(diào)酸罐中在相同條件下分別通風(fēng)培養(yǎng)約2h，殘?zhí)墙抵?.8％以下，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至42m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至95％，離子交換純度由70％提高至76％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例12賴(lài)氨酸發(fā)酵液，殘?zhí)?.1％，先于調(diào)酸罐中用硫酸調(diào)節(jié)其pH至4.5后，根據(jù)賴(lài)氨酸發(fā)酵液的體積按9％的接種量接入適量的培養(yǎng)成熟的面包酵母后充分混合均勻，再向300m3的發(fā)酵罐通入約200m3的混合液，在溫度28℃、通風(fēng)比1∶2vvm、攪拌速率110rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)5h后，再依次打入后續(xù)的三個(gè)帶有通風(fēng)設(shè)備的調(diào)酸罐中在相同條件下分別通風(fēng)培養(yǎng)2h，殘?zhí)墙抵?.5％以下，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至45m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至96％，離子交換純度由70％提高至78％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例13賴(lài)氨酸發(fā)酵液，殘?zhí)?.9％，先于調(diào)酸罐中用硫酸調(diào)節(jié)其pH至5.0后，根據(jù)賴(lài)氨酸發(fā)酵液的體積按8％的接種量接入適量的培養(yǎng)成熟的產(chǎn)朊假絲酵母后充分混合均勻，再向300m3的發(fā)酵罐通入約200m3的混合液，在溫度31℃、通風(fēng)比1∶1.9vvm、攪拌速率110rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)4h后，再依次打入后續(xù)的三個(gè)帶有通風(fēng)設(shè)備的調(diào)酸罐中在相同條件下分別通風(fēng)培養(yǎng)2.5h，殘?zhí)墙抵?.6％以下，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至44m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至97％，離子交換純度由70％提高至79％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例14賴(lài)氨酸發(fā)酵液，殘?zhí)?.8％，先于調(diào)酸罐中用硫酸調(diào)節(jié)其pH至5.5后，根據(jù)賴(lài)氨酸發(fā)酵液的體積按5％的接種量接入適量的培養(yǎng)成熟的面包酵母后充分混合均勻，再向300m3的發(fā)酵罐通入約200m3的混合液，在溫度32℃、通風(fēng)比1∶1.5vvm、攪拌速率100rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)3h后，再依次打入后續(xù)的三個(gè)帶有通風(fēng)設(shè)備的調(diào)酸罐中在相同條件下分別通風(fēng)培養(yǎng)2.5h，殘?zhí)墙抵?.7％以下，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至45m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至96％，離子交換純度由70％提高至80％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
實(shí)施例15賴(lài)氨酸發(fā)酵液，殘?zhí)?.2％，先于調(diào)酸罐中用硫酸調(diào)節(jié)其pH至6.0后，根據(jù)賴(lài)氨酸發(fā)酵液的體積按12％的接種量接入適量的培養(yǎng)成熟的面包酵母后充分混合均勻，再向300m3的發(fā)酵罐通入約200m3的混合液，在溫度30℃、通風(fēng)比1∶2vvm、攪拌速率90rpm的條件下通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)4h后，再依次打入后續(xù)的三個(gè)帶有通風(fēng)設(shè)備的調(diào)酸罐中在相同條件下分別通風(fēng)培養(yǎng)3h，殘?zhí)墙抵?.5％以下，發(fā)酵液粘度下降，膜過(guò)濾通量由20m3/h提高至46m3/h，賴(lài)氨酸離子交換收率由90％提高至97％，離子交換純度由70％提高至80％。賴(lài)氨酸晶體成品色澤變得晶瑩，經(jīng)過(guò)處理的發(fā)酵液直接造粒不再粘壁，粒度和色澤均得到改善。
權(quán)利要求
1.一種賴(lài)氨酸發(fā)酵液的二次發(fā)酵的技術(shù)，其特征是賴(lài)氨酸發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵液用酸調(diào)節(jié)到pH 3.0-6.0，接入具有生理活性的酵母進(jìn)行二次發(fā)酵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賴(lài)氨酸發(fā)酵液的二次發(fā)酵的技術(shù)，其特征是發(fā)酵過(guò)程中發(fā)酵罐內(nèi)的控制參數(shù)如下溫度28-32℃、通風(fēng)比1∶1-1∶2vvm、攪拌速率80-150rpm，發(fā)酵時(shí)間6-12小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的賴(lài)氨酸發(fā)酵液的二次發(fā)酵的技術(shù)，其特征是接入的具有生理活性的酵母接種量為發(fā)酵液的體積的5-10％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的賴(lài)氨酸發(fā)酵液的二次發(fā)酵的技術(shù)，其特征是賴(lài)氨酸發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵液用酸調(diào)節(jié)到pH 3.0-5.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的賴(lài)氨酸發(fā)酵液的二次發(fā)酵的技術(shù)，其特征是賴(lài)氨酸發(fā)酵結(jié)束的發(fā)酵液用酸調(diào)節(jié)到pH 4.0。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的賴(lài)氨酸發(fā)酵液的二次發(fā)酵的技術(shù)，其特征是調(diào)節(jié)pH所用酸為硫酸或鹽酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賴(lài)氨酸發(fā)酵液的二次發(fā)酵的技術(shù)，其特征是操作工藝是批次操作或連續(xù)操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及到生物工程技術(shù)領(lǐng)域中的微生物深層發(fā)酵技術(shù)，具體涉及到一種向發(fā)酵結(jié)束的賴(lài)氨酸發(fā)酵液中添加具有活性的酵母進(jìn)行二次發(fā)酵的技術(shù)。本發(fā)明通過(guò)將賴(lài)氨酸發(fā)酵液調(diào)至適當(dāng)?shù)膒H，然后向其中添加培養(yǎng)好的酵母，進(jìn)行二次發(fā)酵，結(jié)果降低了殘?zhí)牵纳屏税l(fā)酵液粘度，使得膜過(guò)濾通量提高了一倍，離子交換收率和結(jié)晶純度均得到提高，賴(lài)氨酸結(jié)晶粒度和色澤得到改善；同時(shí)在65％的飼料級(jí)賴(lài)氨酸的生產(chǎn)中，使造粒工段克服了發(fā)酵液粘壁現(xiàn)象，顆粒顏色變淺，不再易吸濕，且增加了蛋白含量。從而極大地改善了賴(lài)氨酸下游工藝，降低了成本，提高了效率。
文檔編號(hào)C12P13/00GK1928104SQ200610068780
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2006年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月7日
發(fā)明者王勇, 王亮, 白芳靜, 王安, 趙化兵, 魏杰, 管江濤 申請(qǐng)人:山東西王糖業(yè)有限公司