一种生产和提取赖氨酸的工艺制造技术

本发明专利技术属于赖氨酸生产技术领域，公开了一种生产和提取赖氨酸的工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备赖氨酸发酵培养基，步骤2）发酵培养，步骤3）离心和蒸发，步骤4）脱色和超滤，步骤5）结晶和烘干。本发明专利技术发酵效率提高，提取过程简单可行，工业能耗低，成本大幅较低。

A process for producing and extracting lysine

【技术实现步骤摘要】
一种生产和提取赖氨酸的工艺
本专利技术属于赖氨酸生产
，具体涉及一种生产和提取赖氨酸的工艺。
技术介绍
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。同样随着市场竞争的加剧，赖氨酸行情的不好，如何降低生产成本成了各大企业研究的方向。菌体蛋白是氨基酸生产过程中的副产品，是氨基酸生产菌发酵氨基酸经分离、干燥后制成的一种细胞蛋白，通过测定氨基酸菌体蛋白的组成发现其中含有丰富的蛋白质、核酸、糖类及维生素等多种营养物质。将菌体蛋进行提取，作为原料可以开发出具有高附加值的产品。目前大多数氨基酸生产厂家以氨基酸菌体蛋白生产菌体蛋白饲料，降低了氨基酸的生产成本，避免可用资源浪费，取得了一定的经济效益，但是工业附加值仍然较低。申请人之前的专利技术“CN2018106349387，赖氨酸发酵培养基的制备工艺”，其包括如下步骤：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。该工艺中使用了玉米皮处理物作为碳源，有效解决了发酵企业中玉米皮的存储以及浪费问题，降低了发酵成本，提高了企业利润；但是该培养基适用于谷氨酸棒状杆菌，并不适合大肠杆菌以及黄色短杆菌等菌株发酵赖氨酸。文献“一株产L-赖氨酸菌株发酵培养基的响应面优化，现代食品科技2012年”在研究葡萄糖、硫酸铵、豆饼水解液、KH2PO4·3H2O、MgSO4·7H2O、FeSO4·7H2O、MnSO4·H2O七个单因素实验的基础上，对培养基进行了优化，适合黄色短杆菌发酵使用，但是仍然存发酵培养基成本高以及发酵效率低下的缺陷。
技术实现思路
在专利技术“一种提高赖氨酸发酵效率的方法”的基础上，申请人继续进行研究，克服赖氨酸效率低下和提取工艺繁琐等缺陷，提供了一种生产和提取赖氨酸的工艺。本专利技术是通过如下技术方案来实现的。一种生产和提取赖氨酸的工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备赖氨酸发酵培养基，步骤2）发酵培养，步骤3）离心和蒸发，步骤4）脱色和超滤，步骤5）结晶和烘干。进一步地，所述工艺包括如下步骤：步骤1）制备赖氨酸发酵培养基：（1）按照以下浓度取各原料：菌体蛋白酒糟联合水解物，葡萄糖，糖蜜，硫酸铵，柠檬酸钠，磷酸二氢钾，七水硫酸镁，四水硫酸锰，七水硫酸亚铁，维生素B1，生物素；（2）将各原料依次添加到水中，搅拌均匀，用NaOH水溶液调pH至7.8，灭菌，即得；步骤2）发酵培养：将黄色短杆菌种子液按照4-8%的接种量接入到发酵培养基中，发酵温度：0-18h为31℃，18h-结束为34℃，通风比1:0.6-0.8，搅拌转速200-400rpm，发酵总时间为50-60h，得到赖氨酸发酵液；步骤3）离心和蒸发：往赖氨酸发酵液中加盐酸调pH至5.5，利用碟片离心机以4000rpm离心5min进行固液分离，收集分离液，将分离液经过板式蒸发器，控制54℃，使分离液蒸发至30-40%，采用卧式离心机以5000rpm离心3min，收集液体；步骤4）脱色和超滤：将步骤3）所得液体打入到脱色罐中进行脱色，活性炭的添加量为0.5%，脱色时间为60-90min，然后经过超滤膜进行过滤，收集滤液；步骤5）结晶和烘干：用盐酸调节步骤4）所得滤液的pH为7.0，然后进入四效连续蒸发结晶器进行蒸发结晶，离心分离，得到湿晶体和母液；最后将湿晶体烘干，即得。更进一步地，所述步骤1）制备赖氨酸发酵培养基，包括：（1）按照以下浓度取各原料：菌体蛋白酒糟联合水解物200ml/L，葡萄糖40g/L，糖蜜12g/L，硫酸铵4g/L，柠檬酸钠5g/L，磷酸二氢钾10g/L，七水硫酸镁0.8g/L，四水硫酸锰0.02g/L，七水硫酸亚铁0.02g/L，维生素B10.01g/L，生物素0.5mg/L；（2）将各原料依次添加到水中，搅拌均匀，用100g/L的NaOH水溶液调pH至7.8，115℃灭菌10min，即得。优选地，所述发酵过程中，通过流加500g/L的葡萄糖溶液维持残糖含量在5-10g/L，通过流加300g/L的硫酸铵溶液维持氨氮含量为1-2g/L，流加氨水控制pH7.0-7.2，流加消泡剂消泡。优选地，所述超滤膜的截留分子量为1000Da。优选地，所述菌体蛋白酒糟联合水解物按照如下工艺制备而得：步骤（1）制备菌体蛋白初级水解液：将菌体蛋白研磨粉碎，然后添加到10倍重量的浓度为0.6M的盐酸溶液中，搅拌均匀，然后置于高速剪切机中以8000-10000rpm的速度剪切60-120s，静置60min，再以超声波处理，静置3h，得到菌体蛋白初级水解液；步骤（2）制备玉米酒糟初级水解液：将玉米酒糟添加到3倍重量的水中，升温至60℃，微波处理，然后调整溶液的pH为4.5，再添加纤维素酶和葡萄糖淀粉酶，酶解时间为12-24h，得到玉米酒糟初级水解液；步骤（3）联合酶解：将菌体蛋白初级水解液和玉米酒糟初级水解液按照1:1的体积比混合，然后调整pH为3.0，温度为40℃，再添加酸性蛋白酶，酶解时间为5-10h，然后调整pH为7.0，温度为50℃，再添加沙雷肽酶，酶解时间为5-10h，灭酶，然后通过过滤网进行过滤，收集滤过液，即得。更优选地，所述超声波处理参数为：每次超声时间为6s，间歇3s，超声总时间为90-270s，超声频率为25kHz。更优选地，所述微波处理的参数为：微波处理时间为10-20min，微波功率为500W。更优选地，所述纤维素酶和葡萄糖淀粉酶的添加量分别为5万U/L和3万U/L。更优选地，所述酸性蛋白酶的添加量为15万U/L，所述沙雷肽酶的添加量为10万U/L。与现有技术相比，本专利技术的研究出发点和取得的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：菌体蛋白水解产物是较好的氮源，酒糟水解产物可以作为氮源和碳源，将二者进行联合水解，选择合适的比例，可以用来替代赖氨酸发酵培养基使用的氮源和碳源，还能够提供营养因子和无机矿物质，从而有利于黄色短杆菌发酵；但是二者的联合水解方法是难点，也是需要克服的技术难题。菌体蛋白含有大量的微生物蛋白，但是首先需要进行破壁处理；酒糟的主要组分是淀粉、纤维素以及植物蛋白，首先需要进行的是降解纤维素，使得蛋白结构更加松散，以利于后续的蛋白水解；因此，选择初始步骤各自进行，然后合并进行蛋白水解，以获得营养成分均衡丰富的水解产物。本专利技术采用微波辅助酶解的方式，能够降低纤维素、淀粉以及蛋白的结合程度，提高了各组分的浸出率，有利于后续的水解反应，降低酶的使用量，并且将纤维素和淀粉降解成微生物可以利用的还原糖，从而达到提供碳源的目的。本专利技术采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产和提取赖氨酸的工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备赖氨酸发酵培养基，步骤2）发酵培养，步骤3）离心和蒸发，步骤4）脱色和超滤，步骤5）结晶和烘干。/n

【技术特征摘要】
1.一种生产和提取赖氨酸的工艺，其包括如下步骤：步骤1）制备赖氨酸发酵培养基，步骤2）发酵培养，步骤3）离心和蒸发，步骤4）脱色和超滤，步骤5）结晶和烘干。


2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述工艺包括如下步骤：
步骤1）制备赖氨酸发酵培养基：
（1）按照以下浓度取各原料：菌体蛋白酒糟联合水解物，葡萄糖，糖蜜，硫酸铵，柠檬酸钠，磷酸二氢钾，七水硫酸镁，四水硫酸锰，七水硫酸亚铁，维生素B1，生物素；
（2）将各原料依次添加到水中，搅拌均匀，用NaOH水溶液调pH至7.8，灭菌，即得；
步骤2）发酵培养：将黄色短杆菌种子液按照4-8%的接种量接入到发酵培养基中，发酵温度：0-18h为31℃，18h-结束为34℃，通风比1:0.6-0.8，搅拌转速200-400rpm，发酵总时间为50-60h，得到赖氨酸发酵液；
步骤3）离心和蒸发：往赖氨酸发酵液中加盐酸调pH至5.5，利用碟片离心机以4000rpm离心5min进行固液分离，收集分离液，将分离液经过板式蒸发器，控制54℃，使分离液蒸发至30-40%，采用卧式离心机以5000rpm离心3min，收集液体；
步骤4）脱色和超滤：将步骤3）所得液体打入到脱色罐中进行脱色，脱色时间为60-90min，然后经过超滤膜进行过滤，收集滤液；
步骤5）结晶和烘干：用盐酸调节步骤4）所得滤液的pH为7.0，然后进入四效连续蒸发结晶器进行蒸发结晶，离心分离，得到湿晶体和母液；最后将湿晶体烘干，即得。


3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述步骤1）制备赖氨酸发酵培养基，包括：
（1）按照以下浓度取各原料：菌体蛋白酒糟联合水解物200ml/L，葡萄糖40g/L，糖蜜12g/L，硫酸铵4g/L，柠檬酸钠5g/L，磷酸二氢钾10g/L，七水硫酸镁0.8g/L，四水硫酸锰0.02g/L，七水硫酸亚铁0.02g/L，维生素B10.01g/L，生...

【专利技术属性】
技术研发人员：董力青，唐永强，白红兵，汲广习，邱庆志，韩杨，于晶，李航，
申请(专利权)人：齐齐哈尔龙江阜丰生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23