一種蘇氨酸母液回收利用方法與流程

2023-05-19 16:01:36

本發明屬於蘇氨酸母液處理
技術領域：
，具體涉及一種蘇氨酸母液回收利用方法。
背景技術：
：蘇氨酸，學名2-氨基-3-羥基丁酸。蘇氨酸是一種必需的胺基酸，蘇氨酸主要用於醫藥、化學試劑、食品強化劑、飼料添加劑等方面。特別是飼料添加劑方面的用量增長快速，它常添加到未成年仔豬和家禽的飼料中，是豬飼料的第二限制胺基酸和家禽飼料的第三限制胺基酸。在配合飼料中加入l-蘇氨酸，具有如下的特點：①可以調整飼料的胺基酸平衡，促進禽畜生長；②可改善肉質；③可改善胺基酸消化率低的飼料的營養價值；④可降低飼料原料成本；因此在歐盟國家（主要是德國、比利時、丹麥等）和美洲國家，已廣泛地應用於飼料行業。通常所說的蘇氨酸母液是指發酵液提取蘇氨酸後排放的母液。母液中含有的大量菌體蛋白、殘餘胺基酸、多糖、核酸以及維生素等營養物質，同時也含有較高濃度的cod以及氨態氮。如果將其進行直接排放，會嚴重汙染環境。如何處理和利用胺基酸廢液一直是國內胺基酸生產廠家關注的熱點。申請人之前的專利技術大多採用廢水處理系統對其進行淨化處理；加熱濃縮工藝可以獲得飼料產品，同時去除汙染物，但是成本較高，耗時費力，資源回收與廢水處理相脫節，且有高溫蒸發濃縮後有機物容易變質等缺點；也有研究表明，可以利用胺基酸工業廢水生產飼用菌體蛋白，例如中國專利技術「利用高含鹽胺基酸廢水發酵生產飼用漢遜德巴利酵母的方法」公開了一種回收利用胺基酸廢水進行發酵生產菌體蛋白的方法，該方法利用廢水製備了培養基，培養基組分為，高含鹽胺基酸汙水：125g/l-330g/l，碳源：30-100g/l，磷酸二氫鉀（kh2po4）：5-15g/l，酵母粉：0-10g/l，硫酸鎂（mgso4）：3-9g/l，碳酸鈣（caco3）：0.75-2g/l，硫酸亞鐵（feso4）：1.5-4g/l，培養基ph為3.5-7.5，該方法有效處理了廢水，並且製備了菌體蛋白；但是該方法也存在一些缺陷：培養基原料成本較高、廢水使用量有限等缺陷。為了降低企業成本，同時提高廢液處理量，需要對上述工藝進行改進。技術實現要素：為了克服現有技術存在的缺陷，本發明提供了一種蘇氨酸母液回收利用方法。本發明是採用如下技術方案實現的：一種蘇氨酸母液回收利用方法，其包括如下步驟：步驟1）離心，步驟2）菌株馴化，步驟3）藻馴化，步驟4）製備發酵培養基，步驟5）發酵處理。進一步地，所述方法包括如下步驟：步驟1）離心：利用高速碟片分離機將蘇氨酸母液中的菌體分離，回收菌體沉澱，並收集上層廢液；步驟2）菌株馴化：將枯草芽孢桿菌種子液和地衣芽孢桿菌種子液按照3:1的體積比混合，然後按照6%的體積比接種量轉到馴化培養基a中，32℃培養12h，得到馴化菌液；步驟3）藻馴化：將斜生柵藻藻液按照8%的體積比接種量轉到馴化培養基b中，30℃培養24h，得到馴化藻液：步驟4）製備發酵培養基：將玉米秸稈粉和麥麩投入到步驟1）所得廢液中，300rpm攪拌60min，得到發酵培養基；所述玉米秸稈粉、麥麩與步驟1）所得廢液的比例為50-70g：20-30g：1l；步驟5）發酵處理：將馴化菌液和馴化藻液同時投入到發酵培養基中，控制在30-32℃，發酵培養72小時，收集菌體和藻體；所述馴化菌液、馴化藻液以及發酵培養基的體積比為2-3:1-2:20-30；作為步驟1）的一個替代方案，利用高速碟片分離機將蘇氨酸母液中的菌體分離，回收菌體沉澱，並收集上層廢液，因為上層廢液中還含有一些蘇氨酸，本發明還可以對其進行進一步地分離純化，具體地，經四效蒸發器進行濃縮，獲得濃縮液；再經模擬移動床色譜進行分離，操作溫度55-60℃，獲得含有較高濃度蘇氨酸的分離液，結晶得到蘇氨酸，上述過程收集的廢棄液體用於下一步驟；優選地，所述高速碟片機分離菌體的轉速為4000-5000rpm。優選地，所枯草芽孢桿菌種子液的濃度為1×108個/ml；所述地衣芽孢桿菌種子液的濃度為1×108個/ml。優選地，所述馴化培養基a的組分為，以配置1l為例：葡萄糖90g，酵母粉30g，mgso412g，k2hpo45g，kh2po45g，feso41g，caco31g，餘量為步驟1）所得廢液。優選地，所述斜生柵藻藻液的濃度為1×105個/ml。優選地，所述馴化培養基b的組分為，以配置1l為例：糖蜜50g，玉米漿50g，蔗糖20g，mnso45g，k2hpo45g，kh2po45g，feso43g，caco31g，餘量為步驟1）所得廢液。優選地，所述枯草芽孢桿菌為atcc6633；所述地衣芽孢桿菌atcc為14580；所述斜生柵藻為cgmccno.8015。本發明研究的出發點以及取得的有益效果主要包括以下幾個方面：申請人在研究中發現，單獨利用酵母、芽孢桿菌以及乳桿菌等單一菌株發酵所產生的酶不能完全滿足原料對酶的需求量，利用外加飼用酶對原料進行協同發酵在一定程度上能夠彌補單獨利用微生物進行發酵的不足，但是該方法需要消耗大量的酶製劑，增加了企業負擔；混合菌種發酵中，很難找到適合共生協同功能的菌種，而且菌種數目過多時容易造成雜菌汙染，發酵工藝過程較難控制，因此一般菌種組合數目相對較少會減少汙染的可能性。研究表明，芽孢桿菌的澱粉酶、纖維素酶和蛋白酶活力較高，能降解原料中的纖維素、多糖、蛋白質，使之變成易於菌體利用的低分子糖類、肽類及胺基酸，故對原料的利用率高，粗蛋白含量也相對較高。本發明的母液有多重用途，可用來製備馴化培養基a、馴化培養基b以及發酵培養基。本發明採用枯草芽孢桿菌-地衣芽孢桿菌混合發酵，纖維素酶、澱粉酶、脂肪酶以及中性蛋白酶較採用單一菌株發酵的酶活力大大提高，明顯優於單一菌株發酵水平，說明兩種菌株可以發揮協同作用，改善產酶水平，有助於提高母液中廢棄物和秸稈的降解；本發明採用斜生柵藻與菌株共生培養，可協同芽孢桿菌增殖，其作用主要為在光合作用下提供產生的氧氣或代謝產物，以增加培養基中的含氧量或營養分成，促使有菌株的活性或繁殖率提高，從而產生較多的酶蛋白，提高廢液利用效率；本發明菌株和藻類首先經過馴化培養，能夠更快速適應發酵廢液，有效利用發酵廢液中的養料，在獲得菌體蛋白的同時淨化了水質，減輕汙水處理裝置負荷，生態與經濟效益顯著。具體實施方式為了使本
技術領域：
的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請具體實施例，對本申請的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬於本發明保護的範圍。本發明所述的菌種屬於已知菌株，均可以從atcc等商業途徑購買得到。本發明的各菌種的斜面培養、搖瓶種子培養和發酵罐培養為本領域的常規培養方式，不是本發明創新點，此處不詳述。本發明所用的原料或試劑除特別說明之外，均市售可得。實施例1一種蘇氨酸母液回收利用方法，其包括如下步驟：步驟1）利用高速碟片分離機將蘇氨酸母液中的菌體分離，高速碟片機分離菌體的轉速為4000rpm，回收菌體沉澱，並收集上層廢液；步驟2）將枯草芽孢桿菌種子液（1×108個/ml）和地衣芽孢桿菌種子液（1×108個/ml）按照3:1的體積比混合，然後按照6%的體積比接種量轉到馴化培養基a中，32℃培養12h，得到馴化菌液；所述馴化培養基a的組分為，以配置1l為例：葡萄糖90g，酵母粉30g，mgso412g，k2hpo45g，kh2po45g，feso41g，caco31g，餘量為步驟1）所得廢液；步驟3）將斜生柵藻藻液（1×105個/ml）按照8%的體積比接種量轉到馴化培養基b中，30℃培養24h，得到馴化藻液：所述馴化培養基b的組分為，以配置1l為例：糖蜜50g，玉米漿50g，蔗糖20g，mnso45g，k2hpo45g，kh2po45g，feso43g，caco31g，餘量為步驟1）所得廢液；步驟4）將玉米秸稈粉和麥麩投入到步驟1）所得廢液中，300rpm攪拌60min，得到發酵培養基；所述玉米秸稈粉、麥麩與步驟1）所得廢液的比例為50-70g：20-30g：1l；步驟5）將馴化菌液和馴化藻液同時投入到發酵培養基中，控制在30-32℃，發酵培養72小時，收集菌體和藻體；所述馴化菌液、馴化藻液以及發酵培養基的體積比為3:2:30。所述枯草芽孢桿菌為atcc6633；所述地衣芽孢桿菌atcc為14580；所述斜生柵藻為cgmccno.8015。實施例2一種蘇氨酸母液回收利用方法，其包括如下步驟：步驟1）利用高速碟片分離機將蘇氨酸母液中的菌體分離，高速碟片機分離菌體的轉速為5000rpm，回收菌體沉澱，並收集上層廢液；步驟2）將枯草芽孢桿菌種子液（1×108個/ml）和地衣芽孢桿菌種子液（1×108個/ml）按照3:1的體積比混合，然後按照6%的體積比接種量轉到馴化培養基a中，32℃培養12h，得到馴化菌液；所述馴化培養基a的組分為，以配置1l為例：葡萄糖90g，酵母粉30g，mgso412g，k2hpo45g，kh2po45g，feso41g，caco31g，餘量為步驟1）所得廢液；步驟3）將斜生柵藻藻液（1×105個/ml）按照8%的體積比接種量轉到馴化培養基b中，30℃培養24h，得到馴化藻液：所述馴化培養基b的組分為，以配置1l為例：糖蜜50g，玉米漿50g，蔗糖20g，mnso45g，k2hpo45g，kh2po45g，feso43g，caco31g，餘量為步驟1）所得廢液；步驟4）將玉米秸稈粉和麥麩投入到步驟1）所得廢液中，300rpm攪拌60min，得到發酵培養基；所述玉米秸稈粉、麥麩與步驟1）所得廢液的比例為50-70g：20-30g：1l；步驟5）將馴化菌液和馴化藻液同時投入到發酵培養基中，控制在30-32℃，發酵培養72小時，收集菌體和藻體；所述馴化菌液、馴化藻液以及發酵培養基的體積比為2:1:20。所述枯草芽孢桿菌為atcc6633；所述地衣芽孢桿菌atcc為14580；所述斜生柵藻為cgmccno.8015。實施例3本發明採用的蘇氨酸母液是從發酵液中提取蘇氨酸之後的殘液，各主要組分含量為：糖類20-30g/l、脂肪類物質5-8g/l、粗蛋白30-50g/l、cod2000-3000mg/l、氨氮300-500mg/l以及ss100-200mg/l。以實施例1為例，分析發酵液中各組分為：cod為38mg/l、氨氮為12mg/l以及ss為16mg/l；菌體含量較高，同時液體中的汙染物水平大大降低。實施例4各微生物種類之間協同效果檢測：1、枯草芽孢桿菌-地衣芽孢桿菌混合發酵對產酶影響，以採用枯草芽孢桿菌單一發酵為對照組，主要檢測了發酵液中枯草芽孢桿菌中的纖維素酶、澱粉酶、脂肪酶以及中性蛋白酶酶活力，具體數據見表1：表1組別纖維素酶u/ml澱粉酶u/ml脂肪酶u/ml中性蛋白酶u/ml實施例1組123.6370.8219.5474.1對照組79.4230.2167.6301.9結論：可見，本發明選擇的芽孢桿菌之間具備較好的協同作用，提高了纖維素酶、澱粉酶、脂肪酶以及中性蛋白酶酶活力，有助於母液中廢棄物以及農作物纖維素的降解。2、斜生柵藻與菌株共生培養對微生物產量、纖維素酶活以及廢液中各汙染物水平的影響。以實施例2為例，對照組為只採用菌株進行發酵處理，具體結果見表2：表2組別微生物產量g/lcod去除率%氨氮去除率%ss去除率%纖維素酶u/ml實施例2組132.898.796.489.2130.7對照組81.681.576.980.1112.3結論：本發明採用斜生柵藻與菌株共生培養，可協同芽孢桿菌增殖，可能是因為斜生柵藻在光合作用下提供產生的氧氣或代謝產物，以增加培養基中的含氧量或營養分成，促使有菌株的活性或繁殖率提高，從而產生較多的酶蛋白，提高廢液中各類汙染物的降解。儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同物限定。當前第1頁12