一种工业废弃物黑曲霉菌丝体的高值化综合利用方法技术

本发明专利技术公开了一种工业废弃物黑曲霉菌丝体的高值化综合利用方法，属于生物技术领域。本发明专利技术以废弃黑曲霉菌丝体为原料，利用自溶法制备蛋白、氨基酸、寡肽等含量丰富的复合自溶液，自溶结束后细胞壁上的几丁质结构未被破坏，利用酸碱法脱乙酰基后制备壳聚糖。本发明专利技术利用菌丝体自溶得到富含蛋白质、氨基酸等复合自溶液，可将其开发成发酵培养基中蛋白胨、玉米浆干粉等氮源替代的新原料，且自溶结束后制备的壳聚糖可作为原料应用于各个领域，从而开发一条充分利用黑曲霉废弃菌丝体中有效成分的工艺流程。的工艺流程。的工艺流程。

【技术实现步骤摘要】
一种工业废弃物黑曲霉菌丝体的高值化综合利用方法


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及一种工业废弃物黑曲霉菌丝体的高值化综合利用方法。

技术介绍

[0002]我国是工业发酵大国，发酵过程产生了大量的菌丝体，这些菌丝体富含多种营养成份，但有效利用不足。例如黑曲霉生产柠檬酸领域，我国柠檬酸年产量约134万吨，占世界的61.5％，每年产生的废菌丝约270万吨。黑曲霉废菌体中，蛋白含量10
‑
20％，多糖含量为30
‑
40％，脂肪3
‑
5％，并富含Ca、P、Mg、Fe、K、Na等多种矿物元素，菌渣中可检出的有害重金属不论种类还是含量都比较少，可达到国家相关安全控制与排放标准(热带农业科学，2011,31(06):24
‑
27.)。同时黑曲霉废菌丝的多糖成份主要是细胞壁重要组成
‑
几丁质，含量占干菌体的20
‑
22％。几丁质也存在于虾、蟹等甲壳动物中，几丁质脱乙酰化处理后可得壳聚糖，壳聚糖是天然糖中唯一大量存在的碱性氨基多糖，具有天然、无毒、生物相容性好与易于降解等优点，已在医学、药物学、食品、保健品、化妆品和农业等领域中得到了广泛的应用。但是由于地理、环境和季节等因素的限制，虾蟹壳来源的壳聚糖结构差异大，质量不稳定，限制了其在实际中的应用。黑曲霉菌丝体细胞壁中几丁质结构均一，可以作为优良的壳聚糖制备原料，来源充足且廉价，可降低生产成本、增加附加值。
[0003]目前对于废弃黑曲霉菌体的利用主要分为以下几个方面，1.用作饲料：黑曲霉菌渣中含有丰富的营养成分，与常规的饲料原料营养成分相比，粗蛋白含量约10
‑
20％，介于玉米和大麦之间(7.8％，13.0％)，脂肪含量约4％与玉米、小麦相当，粗纤维的含量与花生仁粕持平且低于菜籽粕(食品工业科技2011,32(06):185
‑
187+266.)，可以作为饲料原料添加到动物饲料中；2.制备有机肥：黑曲霉菌渣中含有丰富的营养物质和微量元素，在农业生产上作为有机肥料或土壤改良剂。专利技术专利CN107759336A公开了一种水稻专用低成本缓释复合肥，其中添加了一定量的黑曲霉，结果发现它能有效重整土壤团粒结构，改善土壤结构。且废菌渣堆积发酵后产生腐植酸、蛋白水解物等，能改良土壤结构。但无论是用作饲料还是制备有机肥，虽然可以直接利用菌渣，但经济价值低，菌丝体中几丁质等有效成分未能实现高值化利用，且几丁质是一种不易被吸收的高分子聚合物，菌渣中的几丁质直接被用作饲料后容易引起动物的消化不良；3.提取壳聚糖：酸碱法是制备壳聚糖的传统方法，也是目前工业应用比较多的，先将菌渣浸泡稀酸去除无机盐、破壁，再浸泡稀碱脱蛋白，得到的几丁质与浓碱高温反应脱乙酰基制备壳聚糖。陈等(化学与生物工程,2005(08):43
‑
45.)用此法从柠檬酸厂废黑曲霉菌丝体中制备壳聚糖，得率7.2％，脱乙酰度80.48％，但该过程中菌丝体含量丰富的粗蛋白未能利用，仍然无法实现菌丝体综合利用。
[0004]目前能够同时利用黑曲霉废菌体多糖和蛋白的高值化综合利用方法的研究尚未见报道，开发废弃黑曲霉菌丝体高值化利用的工艺流程，实现废弃菌丝体全面系统的高值化应用，不仅解决工业废弃菌体的处理问题，还能够进一步实现经济价值。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术的目的是提供一种工业废弃物黑曲霉菌丝体的高值化综合利用方法，解决了废弃黑曲霉菌丝体资源化利用单一的现状，提高了有效成分高值化利用，促进实现经济价值最大化的发展，同时丰富对黑曲霉自溶的研究，改善现有高值化利用技术中提取工艺复杂、设备要求高的问题。
[0006]本专利技术目的通过以下方式实现：
[0007]本专利技术提供一种工业废弃物黑曲霉菌丝体的高值化综合利用方法，主要包括以下步骤：
[0008](1)工业废弃物黑曲霉菌丝体的预处理：收集发酵结束后的菌丝体，使用去离子水反复清洗、过滤，除去菌丝体表面残留的培养基，得到干净的菌丝体；
[0009](2)向菌丝体中加入缓冲液，于20～90℃条件下进行自溶，自溶后进行固液分离，上清为富含蛋白、氨基酸、寡肽的自溶液，沉淀相为含有几丁质的菌体残渣；
[0010](3)将含有几丁质的菌体残渣烘干，加入稀碱溶液进行脱蛋白，离心，将含有蛋白的上清中pH调至中性，得到蛋白溶液；然后用去离子水反复清洗固相沉淀，向所得的固相沉淀中加入浓碱溶液进行脱乙酰基，然后用去离子水清洗，取固相，加入酸性溶液于80～99℃提取0.5～2h，离心，向所得上清液中加入碱性溶液至出现白色絮状沉淀，依次使用无水乙醇和水清沉淀，烘干，即得壳聚糖；
[0011](4)将步骤(2)得到的自溶液和步骤(3)得到的蛋白溶液合并，得总蛋白液。
[0012]基于上述技术方案，进一步地，步骤(1)中所述的干净的菌丝体的含水量为75
‑
85％。
[0013]基于上述技术方案，进一步地，步骤(2)中所述的缓冲液为pH 4
‑
8的磷酸盐缓冲液，自溶温度为40
‑
60℃；湿菌丝体与缓冲液质量体积比为1：9
‑
1：17；自溶时间24
‑
120h。
[0014]基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中所述脱蛋白所用的稀碱溶液为3％
‑
6％的氢氧化钠溶液，菌体残渣与稀碱溶液的质量体积比为1：5
‑
1：15，温度为80～99℃，时间为3
‑
4h。
[0015]基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中所述的脱乙酰基的浓碱溶液为40％～50％的氢氧化钠溶液，固相沉淀与浓碱溶液的质量体积比为1：5
‑
1：15，脱乙酰基的温度为100～130℃，时间为3
‑
4h。
[0016]基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中所述酸性溶液为1～3％的乙酸水溶液。
[0017]基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中使用20％NaOH调至出现白色絮状沉淀，此时上清的pH 10
‑
12。
[0018]基于上述技术方案，进一步地，步骤(3)中酸性溶液提取后的沉淀再次进行脱乙酰基处理和提取过程，合并上清液。
[0019]基于上述技术方案，进一步地，所述的获得的总蛋白收率大于30％，寡肽收率大于10％，壳聚糖收率大于50％。
[0020]基于上述技术方案，进一步地，步骤(4)中的自溶液和总蛋白液中富含蛋白、氨基酸、寡肽的自溶液和总蛋白液，用于替代培养基中氮源。
[0021]基于上述技术方案，进一步地，所述的自溶液和总蛋白液用于替代利用地衣芽孢杆菌发酵产2，3
‑
丁二醇和乙偶姻的发酵培养基中的玉米浆和尿素。
[0022]本专利技术取得的有益效果：
[0023]1.本专利技术自溶法破坏黑曲霉细胞壁，释放菌丝体体内的蛋白，条件比较温和，不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业废弃物黑曲霉菌丝体的高值化综合利用方法，其特征在于，主要包括以下步骤：(1)收集发酵结束后的菌丝体，使用去离子水反复清洗、过滤，除去菌丝体表面残留的培养基，得到干净的菌丝体；(2)向菌丝体中加入缓冲液，于20～90℃条件下进行自溶，自溶后进行固液分离，上清为富含蛋白、氨基酸、寡肽的自溶液，沉淀相为含有几丁质的菌体残渣；(3)将含有几丁质的菌体残渣烘干，加入稀碱溶液进行脱蛋白，离心，将含有蛋白的上清中pH调至中性，得到蛋白溶液；然后用去离子水反复清洗固相沉淀，向所得的固相沉淀中加入浓碱溶液进行脱乙酰基，然后用去离子水清洗，取固相，加入酸性溶液于80～99℃提取0.5～2h，离心，向所得上清液中加入碱性溶液至出现白色絮状沉淀，依次使用无水乙醇和水清沉淀，烘干，即得壳聚糖；(4)将步骤(2)得到的自溶液和步骤(3)得到的蛋白溶液合并，得总蛋白液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的干净的菌丝体的含水量为75
‑
85％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的缓冲液为pH 4
‑
8的磷酸盐缓冲液，自溶温度为40
‑
60℃；湿菌丝体与缓冲液质量体积比为1：9
‑
1：17；自溶时间24
‑
120h。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：董悦生，郭勤凤，修志龙，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：