谷氨酸發(fā)酵生產(chǎn)中液體蛋白運(yùn)用

□ 張 英 寧夏伊品生物科技股份有限公司

我國是味精生產(chǎn)大國，年產(chǎn)量約占世界味精產(chǎn)量的47%，谷氨酸菌體蛋白是味精生產(chǎn)中的副產(chǎn)品，是谷氨酸經(jīng)分離干燥后制成的單細(xì)胞蛋白，為避免可利用資源的浪費(fèi)，大多數(shù)味精生產(chǎn)廠家以谷氨酸菌體蛋白生產(chǎn)蛋白飼料，但未完全發(fā)揮其應(yīng)用潛力，測定谷氨酸菌體蛋白營養(yǎng)成分發(fā)現(xiàn)，谷氨酸菌體蛋白含有豐富的蛋白質(zhì)等多種營養(yǎng)物質(zhì)，可以將谷氨酸菌體蛋開發(fā)成具有高附加值的產(chǎn)品，本文對谷氨酸菌體蛋白的提取技術(shù)進(jìn)行研究。

1 谷氨酸發(fā)酵液清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)

液體蛋白含有豐富的各類氨基酸，平均含量超過10%，經(jīng)過多次高溫的母液，含有一定的焦谷氨酸，傳統(tǒng)處理方法是將其作為廢料，易造成提取收率不高；或高溫高壓加酸進(jìn)行開環(huán)水解后回收，易導(dǎo)致設(shè)備損壞，消耗大量的蒸氣。為提高提取收率，本文探討了谷氨酸的有效回收方法。

膜分離技術(shù)根據(jù)分離效果大致分為微濾、納濾、氣體分離與滲析等。是以外界能量為推動力，對多組分流體物質(zhì)進(jìn)行分離提純濃縮。蒸發(fā)是用加熱方法，使溶液中的水分等具有揮發(fā)性質(zhì)的溶劑氣化揮發(fā)，多效蒸發(fā)是第一效通入加熱蒸汽，二次蒸汽可作為下一效的加熱蒸汽，末效蒸汽后進(jìn)入冷凝器冷凝，可濃縮粘度較大的溶液。將蒸出的二次蒸汽壓縮，送入蒸發(fā)器加熱室作為加熱蒸汽。

連續(xù)等電點(diǎn)工藝提取谷氨酸是通過加入無機(jī)酸將pH值調(diào)至谷氨酸等電點(diǎn)，等電點(diǎn)時(shí)溶解度最小，析出其結(jié)晶，分離獲得谷氨酸粗品。提取母液進(jìn)行濃縮結(jié)晶分離出液體蛋白，母液中含有大量有機(jī)物，經(jīng)蒸發(fā)器濃縮，使有機(jī)物達(dá)到一定濃度。

對高濃度的有機(jī)廢水進(jìn)行處理，生產(chǎn)副產(chǎn)品飼料蛋白粉，實(shí)現(xiàn)高濃度有機(jī)廢水零排放。通過自動化生產(chǎn)對谷氨酸發(fā)酵液進(jìn)行技能型超濾，發(fā)酵液經(jīng)超濾后形成菌體糊，無機(jī)陶瓷膜具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，具有便于消毒處理等優(yōu)點(diǎn)。谷氨酸超濾清液加入等電罐中，加入硫酸調(diào)pH至谷氨酸等電點(diǎn)分離提取。谷氨酸發(fā)酵液晶超濾后得到菌體糊脫水干燥，篩出蛋白粉成品。谷氨酸連續(xù)等電點(diǎn)提取母液為硫酸銨的混合溶液，經(jīng)分離心分離可獲得固體硫氨酸。

2 液體蛋白在谷氨發(fā)酵生產(chǎn)中應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

液體蛋白是高濃度的有機(jī)廢水經(jīng)濃縮分離出硫酸銨的母液，發(fā)酵生產(chǎn)加入液體蛋白能使菌體強(qiáng)壯，增強(qiáng)菌體活力，提高產(chǎn)酸。粗蛋白≥14%，一級種培養(yǎng)基葡萄糖2.5%，尿素0.55%，硫酸鎂0.06。菌種培養(yǎng)溫度32 ℃,發(fā)酵培養(yǎng)溫度34～35 ℃，發(fā)酵培養(yǎng)48 h往復(fù)式搖床125 r/min，ph用40%的尿素控制。用斐林式測定法進(jìn)行還原糖測定，使用生物傳感器測定谷氨酸。第一組發(fā)酵培養(yǎng)基配置為葡萄糖18%，糖蜜0.15%，硫酸鎂0.04%。第二組為葡萄糖18%，糖蜜0.15%，液體蛋白0.026%。第三組為玉米漿0.4%，磷配氫二鉀0.12%。液體蛋白0.013%。

第一組培養(yǎng)基發(fā)酵中pH下降快，OP偏高，產(chǎn)酸比第三組低，第二組培養(yǎng)基發(fā)酵控制正常，后期產(chǎn)酸提高。加入液體蛋白后，各種氨基酸對產(chǎn)谷氨酸的菌體的生長繁殖有促進(jìn)作用，可改善菌體的抵抗力，加入液體蛋白能提高產(chǎn)酸率。添加液體蛋白加快菌體繁殖，需及時(shí)調(diào)整工藝。液體蛋白價(jià)格低，加入到發(fā)酵液中可提高產(chǎn)酸，有利于味精生產(chǎn)的節(jié)能降耗。

谷氨酸與焦谷氨酸的轉(zhuǎn)換是可逆反應(yīng)，采用正交分析法進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn)，液體蛋白種加入50%的硫酸可將液體蛋白中的焦谷氨酸還原，將水解液做酸進(jìn)行連續(xù)等電點(diǎn)流加，不影響谷氨酸晶型，提取收率提高4%。將水解液作酸進(jìn)行連續(xù)等電點(diǎn)流加不影響后續(xù)工序的正常運(yùn)行。采用較低的溫度水解液體蛋白是提高收率的方法，是實(shí)現(xiàn)味精清潔生產(chǎn)的有效方式。但此方式對設(shè)備及環(huán)保設(shè)施有較高的要求，液體蛋白水解液是否可循環(huán)有待驗(yàn)證。

3 谷氨酸發(fā)酵液清潔生產(chǎn)工藝效果

膜分離技術(shù)操作簡單，谷氨酸發(fā)酵液經(jīng)超濾后可有效分離，菌體糊精干燥后為高蛋白飼料，主要成分是蛋白質(zhì)，含少量氨基酸，是優(yōu)質(zhì)的蛋白飼料，在生產(chǎn)中不向外界排放污水，具有較顯著的環(huán)境效益。

谷氨酸連續(xù)等電點(diǎn)提取母液經(jīng)多效濃縮，大部分硫酸銨結(jié)晶析出，上離心機(jī)分離，得到硫氨酸，產(chǎn)品為淡黃色固體，適用于改良堿性土壤，脫鹽母液中剩下有機(jī)蛋白及少量無機(jī)鹽液體蛋白，可作為飼料原料，進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)蛋白飼料。谷氨酸清液經(jīng)濃縮后加入到等電點(diǎn)罐中提取谷氨酸，相比傳統(tǒng)單批間歇等電工藝，連續(xù)等電點(diǎn)法不易出現(xiàn)β型谷氨酸，提高收率，可減輕員工勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率。

用降膜式多效蒸發(fā)器對谷氨酸清液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，設(shè)備蒸發(fā)質(zhì)量穩(wěn)定，蒸汽壓機(jī)技術(shù)可降低消耗的蒸氣，控制系統(tǒng)采用PLC技術(shù)，在控制室可以遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)操作，蒸發(fā)出的工藝?yán)淠疄檐浰瑴囟雀?，可循環(huán)用于配料中。

4 結(jié)語

味精生產(chǎn)廢水中谷氨酸菌體蛋白質(zhì)含量較高，開發(fā)低價(jià)谷氨酸菌體蛋白，可充分利用蛋白資源，對提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)社會效益具有重要意義。