本發(fā)明屬于生物發(fā)酵工程
技術領域：
，尤其涉及利用玉米漿水解液代替工業(yè)磷酸鹽的氨基酸發(fā)酵方法。
背景技術：
：一般的，氨基酸發(fā)酵需要碳源、氮源、磷源、及其他微量元素和生長因子等。其中磷是核酸和蛋白質(zhì)的必要成分，也是細胞膜的重要組分（磷脂），磷在細胞內(nèi)起著重要作用。為了維持微生物的生長，磷常以磷酸鹽的形式加入到培養(yǎng)基中，工業(yè)生產(chǎn)上常用的磷酸鹽有k3po4·3h2o、k3po4、na2hpo4·12h2o、nah2po4·2h2o等。玉米漿是濕法工藝制造淀粉過程中浸泡玉米產(chǎn)生的浸泡液經(jīng)減壓濃縮而成，其中含有大量的可溶性蛋白質(zhì)、多肽、可溶性糖、多種氨基酸、維生素、無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)，在微生物發(fā)酵生產(chǎn)中主要提供氮源和生長因子而被廣泛應用，尤其在溫敏性谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中可為其提供氮源和生物素等，對發(fā)酵的產(chǎn)酸及轉(zhuǎn)化率有較大的影響。玉米漿除了可以為發(fā)酵生產(chǎn)提供氮源和生長因子，還含有對微生物生長及發(fā)酵比較重要的微量元素，如磷、鐵、鎂、鋅等。玉米漿中含有豐富的磷元素，但絕大部分是以有機態(tài)的植酸形式存在，植酸的化學名稱為肌醇六磷酸酯，是植物種子中肌醇和磷酸的最主要存在形式，在谷物等食用作物種子中含量高達1%~3%，占植物含磷總量的40%~70%。在玉米浸泡的過程中，大部分的植酸被溶出，但是大多數(shù)的微生物中缺乏能夠分解植酸的酶，植酸中的磷元素很難被利用，因而造成磷元素的流失和浪費。同時植酸是也一種抗營養(yǎng)因子，未經(jīng)處理會影響多種營養(yǎng)物質(zhì)的利用，其上的磷酸基團呈負電性，具有很強的絡合力，可與ca2+、mg2+、zn2+、cu2+、mn2+、fe2+和k+等金屬離子及蛋白質(zhì)螯合成穩(wěn)定的復合物，形成不溶性鹽類，從而影響微生物對多種營養(yǎng)物質(zhì)的利用。若可以在微生物發(fā)酵過程中將粕類培養(yǎng)基中的有機磷有效的水解，從而得到滿足微生物發(fā)酵所需的游離磷，將不僅提高玉米漿中營養(yǎng)物質(zhì)的利用率，也可以避免外加磷源，同時也減少了自然界中的排磷量，有利于環(huán)境保護。植酸酶可以催化植酸分解為磷酸和肌醇，它能將磷酸基團從植酸上水解下來，將有機態(tài)的磷轉(zhuǎn)變成微生物可以直接利用的游離態(tài)的無機磷，同時還破壞了植酸對ca2+、mg2+、zn2+等其它礦物元素強烈的親和力，從而提高微生物對多種營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。因此本文應用生物發(fā)酵工程技術，將植酸酶用于玉米漿水解發(fā)酵從而將玉米漿中磷酸基團的釋放，利用玉米漿水解液代替玉米漿進行投料使發(fā)酵過程中不再需要添加磷酸補充磷源，如此既能消除一些生產(chǎn)過程中的不利因素，更能利用原料優(yōu)勢，減少資源浪費，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，增加企業(yè)利益。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足之處，提供的利用玉米漿水解液代替工業(yè)磷酸鹽的氨基酸發(fā)酵方法，該方法能避免發(fā)酵生產(chǎn)過程中額外補充磷源，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)：利用玉米漿水解液代替工業(yè)磷酸鹽的氨基酸發(fā)酵方法，通過在玉米漿中添加植酸酶制作玉米漿水解液，提高玉米漿中游離磷磷的含量，避免發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸過程中額外補充磷源。具體步驟如下：（1）取玉米漿，調(diào)節(jié)ph，加入植酸酶，攪拌均勻；（2）將玉米漿置于50-70℃溫度條件下，加入植酸酶，攪拌均勻，即得水解液；（3）將步驟（2）所得水解液用于發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸。優(yōu)選方案為，步驟（1）調(diào)節(jié)ph至3.5-5.5。優(yōu)選方案為，步驟（1）所加植酸酶的用量為玉米漿質(zhì)量的0.05%-0.1%。優(yōu)選方案為，步驟（2）水解6-9小時。本發(fā)明取得的優(yōu)點和積極效果是：1、本發(fā)明提供了一種以玉米漿為原料，經(jīng)植酸酶水解后產(chǎn)生的玉米漿水解液替代通常氨基酸發(fā)酵生產(chǎn)過程中直接使用玉米漿并添加磷酸作為磷源的方式，生產(chǎn)指標與正常發(fā)酵基本一致，減少了資源浪費，且所有植酸酶的所需成本遠低于能達到同等效果的磷酸成本，符合現(xiàn)在所提倡的節(jié)能減排理念；2、本發(fā)明方法在保證正常生產(chǎn)的同時，可有效降低氨基酸綜合生產(chǎn)成本，直接提供企業(yè)經(jīng)濟效益，適于在生產(chǎn)中全面推廣。、本方法整個過程操作簡便，經(jīng)濟效益顯著，十分適于進行工業(yè)化生產(chǎn)。具體實施方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此，不能以下述實施例來限定本發(fā)明的保護范圍。下述實施實例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所使用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。實施例1利用玉米漿水解液代替工業(yè)磷酸鹽的氨基酸發(fā)酵方法，發(fā)酵過程中使用植酸酶水解后的玉米漿水解液代替玉米漿與磷酸進行投料。具體步驟如下：（1）取玉米漿50g，調(diào)節(jié)ph4.0，添加0.025g的植酸酶1，攪拌均勻；（2）置于50℃的條件下水解6小時，即可獲得玉米漿水解液；（3）將步驟（2）所得水解液用于發(fā)酵生產(chǎn)谷氨酸。其中植酸酶1為植酸酶340，酶活30000u，購自濰坊康地恩生物科技有限公司。實施例2利用玉米漿水解液代替工業(yè)磷酸鹽的氨基酸發(fā)酵方法，發(fā)酵過程中使用植酸酶水解后的玉米漿水解液代替玉米漿與磷酸進行投料。（1）取玉米漿50g，調(diào)節(jié)ph5.0，添加0.04g的植酸酶2，攪拌均勻；（2）置于65℃的條件下水解9小時，即可獲得玉米漿水解液；（3）將步驟（2）所得水解液用于發(fā)酵生產(chǎn)蘇氨酸。其中植酸酶2為福美磷，酶活5000u，購自濰坊康地恩生物科技有限公司實施例3利用玉米漿水解液代替工業(yè)磷酸鹽的氨基酸發(fā)酵方法，發(fā)酵過程中使用植酸酶水解后的玉米漿水解液代替玉米漿與磷酸進行投料。（1）取玉米漿50g，調(diào)節(jié)ph4.0，添加0.025g的植酸酶1，攪拌均勻；（2）置于50℃的條件下水解6小時，即可獲得玉米漿水解液；（3）將步驟（2）所得水解液用于發(fā)酵生產(chǎn)賴氨酸。其中植酸酶1為植酸酶340，酶活30000u，購自濰坊康地恩生物科技有限公司。試驗例1以實施例1中的玉米漿及玉米漿水解液，進行化學檢測分析：經(jīng)檢測，水解前玉米漿中游離磷含量為3.25mg/g，水解后游離磷含量為11.52mg/g，游離磷凈增量為8.27mg/g，即水解后1t玉米漿中游離磷增量為8.27kg；實際生產(chǎn)中發(fā)酵罐單罐的玉米漿添加量約為13~16t，85%的磷酸投料量為420kg，折算成游離磷含量為112.85kg；經(jīng)計算13.65t的水解玉米漿既能滿足單罐發(fā)酵生產(chǎn)對磷元素需要。其中所述85%磷酸價格為：5080元/噸；所述420kg85%磷酸價格為：2133.65元；所述植酸酶1的價格為：28元/kg；所述水解13.65t玉米漿需量酶為：6.825kg；所述單罐耗酶成本為：191.1元；所述水解過程增加的攪拌、加熱等電耗約為：175元。由以上數(shù)據(jù)與結(jié)果經(jīng)計算，植酸酶1水解玉米漿增加成本價格約為366.1元，而直接添加磷酸的成本約為2133.65元，經(jīng)植酸酶1水解玉米漿可以節(jié)約單罐發(fā)酵成本約為1767.55元，實際生產(chǎn)中每天有4罐產(chǎn)出，二期投入生產(chǎn)運營后，每天將有8罐產(chǎn)出，按一年365天計算，每年磷源投入節(jié)約成本約為：516.13萬元/年。表1為本發(fā)明發(fā)酵方法與正常發(fā)酵方法的技術指標對比指標產(chǎn)酸率（g/l）發(fā)酵周期h磷含量(mg/g)經(jīng)濟效益（萬元/年）本發(fā)明19528-320.05513.13公知技術18328-3222.5由以上生產(chǎn)試驗結(jié)果可以看出，本發(fā)明的發(fā)酵方法與正常發(fā)酵方法的技術指標一致，并且殘疾液中幾乎不含有磷元素，減少了磷對環(huán)境的污染，同時也取得了巨大的經(jīng)濟效益。試驗例2以實施例2中的玉米漿及玉米漿水解液，進行化學檢測分析：經(jīng)檢測，水解前玉米漿中游離磷含量為3.12mg/g，水解后游離磷含量為10.97mg/g，游離磷凈增量約為7.85mg/g，即水解后1t玉米漿中游離磷增量為7.85kg；實際生產(chǎn)中發(fā)酵罐單罐的玉米漿添加量約為13-16t，85%的磷酸投料量為420kg，折算成游離磷含量為112.85kg；經(jīng)計算14.37t的水解玉米漿既能滿足單罐發(fā)酵生產(chǎn)對磷元素需要。其中所述85%的磷酸價格為：5080元/噸；所述420kg85%磷酸價格為：2133.65元；所述植酸酶2的價格為：15元/kg；所述水解14.37t玉米漿需量酶為：11.496kg；所述單罐耗酶成本為：172.44元；所述水解過程增加的攪拌、加熱等電耗約為：195元。由以上數(shù)據(jù)與結(jié)果經(jīng)計算，植酸酶1水解玉米漿增加成本價格約為367.44元，而直接添加磷酸的成本約為2133.65元，經(jīng)植酸酶1水解玉米漿可以節(jié)約單罐發(fā)酵成本約為1766.21元，實際生產(chǎn)中每天有4罐產(chǎn)出，二期投入生產(chǎn)運營后，每天將有8罐產(chǎn)出，按一年365天計算，每年磷源投入節(jié)約成本約為：515.73萬元/年。表二為本發(fā)明發(fā)酵方法與正常發(fā)酵方法的技術指標對比指標產(chǎn)酸率（g/l）發(fā)酵周期h磷含量(mg/g)經(jīng)濟效益（萬元/年）本發(fā)明14828-320.055515.73公知技術13028-3222.5由以上生產(chǎn)試驗結(jié)果可以看出，本發(fā)明的發(fā)酵方法與正常發(fā)酵方法的技術指標一致，并且殘疾液中幾乎不含有磷元素，減少了磷對環(huán)境的污染，同時也取得了巨大的經(jīng)濟效益。試驗例3經(jīng)檢測，水解前玉米漿中游離磷含量為3.18mg/g，水解后游離磷含量為11.42mg/g，游離磷凈增量為8.24mg/g，即水解后1t玉米漿中游離磷增量為8.24kg；實際生產(chǎn)中發(fā)酵罐單罐的玉米漿添加量約為7~10t，85%的磷酸投料量為210kg，折算成游離磷含量為66.46kg；經(jīng)計算8.04t的水解玉米漿既能滿足單罐發(fā)酵生產(chǎn)對磷元素需要。其中所述85%磷酸價格為：5080元/噸；所述210kg85%磷酸價格為：1066.8元；所述植酸酶1的價格為：28元/kg；所述水解8.06t玉米漿需量酶為：4.03kg；所述單罐耗酶成本為：112.84元；所述水解過程增加的攪拌、加熱等電耗約為：145元。由以上數(shù)據(jù)與結(jié)果經(jīng)計算，植酸酶1水解玉米漿增加成本價格約為257.84元，而直接添加磷酸的成本約為1066.8元，經(jīng)植酸酶1水解玉米漿可以節(jié)約單罐發(fā)酵成本約為808.96元，實際生產(chǎn)中每天有2罐產(chǎn)出，按一年365天計算，每年磷源投入節(jié)約成本約為59.05萬元/年。表三為本發(fā)明發(fā)酵方法與正常發(fā)酵方法的技術指標對比指標產(chǎn)酸率（g/l）發(fā)酵周期h磷含量(mg/g)經(jīng)濟效益（萬元/年）本發(fā)明828-320.05559.05公知技術828-3217.85由以上生產(chǎn)試驗結(jié)果可以看出，本發(fā)明的發(fā)酵方法與正常發(fā)酵方法的技術指標一致，并且殘疾液中幾乎不含有磷元素，減少了磷對環(huán)境的污染，同時也取得了巨大的經(jīng)濟效益。綜上所述，用植酸酶水解玉米漿用于氨基酸發(fā)酵有著較為明顯的優(yōu)勢，證明該發(fā)明在玉米漿發(fā)酵生產(chǎn)氨基酸工藝生產(chǎn)中全面推廣是可行的。當前第1頁12