一种浓缩连续冷冻等电点结晶制备谷氨酸的方法
【技术领域】
[0002] 本发明属于氨基酸发酵技术领域，具体涉及一种浓缩连续冷冻等电点结晶制备谷 氨酸的方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]谷氨酸，是一种酸性氨基酸。分子内含两个羧基，化学名称为a-氨基戊二酸。 谷氨酸是里索逊1856年发现的，为无色晶体，有鲜味，微溶于水，而溶于盐酸溶液，等电点 3. 22。大量存在于谷类蛋白质中，动物脑中含量也较多。谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢 过程中占重要地位，参与动物、植物和微生物中的许多重要化学反应。味精由谷氨酸制备而 得。
[0005]从谷氨酸发酵液中提取谷氨酸的现有技术主要有：等电结晶+离子交换工艺。国 内多数味精生产企业采用"等电结晶+离子交换"工艺。其工艺过程是用离子交换获得的高 流份调节发酵液的PH值，使其下降至等电点3. 22,并降温至KTC左右，使大部分谷氨酸结 晶析出；残留在结晶母液中的谷氨酸用离子交换树脂吸附，再用氨水将树脂吸附的谷氨酸 洗脱获得高流份，高流份用于下一批发酵液等电结晶。该工艺的优点是提取收率高，一般总 收率可达94%，但该工艺额外产生了 40%的高浓废水，又额外消耗了 100%的硫酸和45% 的液氨。
[0006]谷氨酸工艺中存在的缺陷主要是发酵效率不高，产生的废水量大，浓度高，克服上 述缺陷是我们研究的方向。
[0007]
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供了一种浓缩连续冷冻等电点结晶 制备谷氨酸的方法，该方法能提高发酵效率，有效地处理废水，环保无污染。
[0009]本发明的主要解决方案是这样实现的： 一种浓缩连续冷冻等电点结晶制备谷氨酸的方法，其包括如下步骤：1)制备谷氨酸棒 杆菌种子液，2)制备乳糖发酵短杆菌种子液，3)混合搅拌，4)发酵制备谷氨酸，5)浓缩连续 冷冻等电点结晶，6)废液处理。
[0010] 具体地，所述工艺包括如下步骤： 1)制备谷氨酸棒杆菌种子液： 将谷氨酸棒杆菌（Corynebacteriumglutamicum)ATCC13032接入谷氨酸棒杆菌种子培 养基中，接种量为3%，在30°C，100_180rpm摇床中培养18h，得到的谷氨酸棒杆菌种子液； 谷氨酸棒杆菌种子培养基的组分为（以下均为质量百分比）：葡萄糖2. 5%、玉米浆3%、 K2HPO4O. 2%、Na2HP04 0? 2%、生物素 0? 5%、MgS040 . 2%、尿素 0? 025%，余量为水，115°C灭菌 15min； 2) 制备乳糖发酵短杆菌种子液： 将乳糖发酵短杆菌（Brevibacteriumlactofermentum)ATCC13869接种到乳糖发酵短 杆菌种子培养基，接种量为5%，在32°C，150-200rpm摇床中培养12h，得到的乳糖发酵短 杆菌种子液；其中乳糖发酵短杆菌种子培养基的组分为：葡萄糖20g，硫酸铵13g，磷酸二氢 钾I. 2g，硫酸镁0? 3g，磷酸二氢钠0? 2g，尿素0?lg，玉米衆20g，用水定容至1L，调pH7. 2， 115°C灭菌 30min; 3) 混合搅拌：调节谷氨酸棒杆菌种子液或乳糖发酵短杆菌种子液的浓度均为IXIO7个 /ml，然后按照3 :1的体积比混合，100转/min搅拌3min，然后静置6h，得到混合种子液； 4) 发酵制备谷氨酸：将混合种子液以10%接种量接种发酵，发酵温度为33°C，发酵 时间为24-48h，得谷氨酸发酵液；其中发酵培养基为(质量百分比）：葡萄糖13%、玉米浆 6 %、硫酸铵 4 %、MgSO4 0? 1 %、K2HPO4 0? 2%、NaCl0? 2 %、MnSO4 0? 001 %、FeSO4 0? 0001 %、 Vbi 0? 00001 %，余量为水，pH7. 0 ~7. 2 ; 5) 浓缩连续等电： 谷氨酸发酵液经过超滤分离成菌体糊和谷氨酸清液，然后将谷氨酸清液进行浓缩得到 浓缩液，浓缩温度为70-80°C，浓缩液体积为谷氨酸清液的二分之一；往一级等电罐中流加 上述浓缩液，同时加入浓硫酸调节使等电罐中溶液的pH为3. 0~4. 0,温度控制在20°C~ 24°C，经过一级等电点罐的液体再依次经过二级等电点罐，同时加入浓硫酸调pH值，其中， 二级等电点罐pH控制3. 0~3. 5,温度KTC~15°C;经过二级等电点罐的液体再依次经过 三级等电点罐，同时加入浓硫酸调pH值，其中，二级等电点罐pH控制3. 0~3. 5,温度5°C~ 9°C;获得结晶的谷氨酸和母液，母液经过蒸发浓缩、结晶得到硫酸铵和废液； 6) 废液处理： 废液进入微生物氧化池，氧化池中添加生物制剂深度处理，按每立方米液体每次投加 生物制剂10克，每天投加1次，连续投加3次，最后静置4天，将液体排出。
[0011] 所述生物制剂包括下列重量份的原料：好氧反硝化菌12份、芽孢杆菌8份、黑曲霉 8份、粪产碱杆菌6份、砖红链霉菌3份、白色假丝酵母3份。
[0012] 所述生物制剂的制备方法包括如下步骤： 将好氧反硝化菌、芽孢杆菌、黑曲霉、粪产碱杆菌、砖红链霉菌、白色假丝酵母分别培养 至浓度均为IXIO8个/克，然后将所培养的菌液按照12:8:8:6:3:3的重量比例混合得到 液体菌剂；取上述液体菌剂与吸附剂载体按照2:1的质量比搅拌混合，最后进行干燥，干燥 温度为20-50°C，干燥后含水量为20-30%，即得生物制剂。
[0013] 所述吸附剂载体由下述重量配比的原料组成：硅藻土 10份、蒙脱土 8份、壳聚糖5 份、石灰石3份。
[0014] 本发明取得的有益效果主要包括： 本发明革除了离子交换工艺，采用浓缩等电技术，硫酸的消耗最低，大大降低了成本， 提高了工业附加值；本发明在试验中发现，采用谷氨酸棒杆菌和乳糖发酵短杆菌混合发酵 技术，可以大大提高谷氨酸的产量；本发明制备的生物制剂专门针对本发明废水，将各种能 形成优势菌群的菌种，配制成高效微生物制剂，可有效地处理废水，降低运行费用，促进达 标排放；本发明制备的吸附剂载体为含有硅酸硅类为主体的天然材料，含有一定数量的黏 粒，使其在水溶液中有不同程度的电负性，这种电负性的变化与原废水中呈现相对稳定的 悬浮颗粒发生电中和、吸附等过程，破坏原废水的电位平衡，加剧悬浮颗粒之间的碰撞，使 得絮凝下降的效果增强。
[0015]
【具体实施方式】
[0016] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请具 体实施例，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申 请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没 有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0017] 实施例1 一种浓缩连续冷冻等电点结晶制备谷氨酸的方法，其包括如下步骤： 1) 制备谷氨酸棒杆菌种子液： 将谷氨酸棒杆菌（Corynebacteriumglutamicum)ATCC13032接入谷氨酸棒杆菌种子 培养基中，接种量为3 %，在30 °C，150rpm摇床中培养18h，得到的谷氨酸棒杆菌种子液； 谷氨酸棒杆菌种子培养基的组分为（以下均为质量百分比）：葡萄糖2. 5%、玉米浆3%、 K2HPO4O. 2%、Na2HPO4 0? 2%、生物素 0? 5%、MgSO4O. 2%、尿素 0? 025%，115°C灭菌 15min; 2) 制备乳糖发酵短杆菌种子液： 将乳糖发酵短杆菌（Brevibacteriumlactofermentum)ATCC13869接种到乳糖发酵 短杆菌种子培养基，接种量为5 %，在32°C，200rpm摇床中培养12h，得到的乳糖发酵短杆 菌种子液；其中乳糖发酵短杆菌种子培养基的组分为：葡萄糖20g，硫酸铵13g，磷酸二氢 钾I. 2g，硫酸镁0? 3g，磷酸二氢钠0? 2g，尿素0?lg，玉米衆20g，用水定容至1L，调pH7. 2， 115°C