本發(fā)明屬于固體廢棄物處理處置及資源回收領(lǐng)域，具體涉及一種用酸/熱聯(lián)合法破碎消化土霉素菌渣提取蛋白質(zhì)的方法。

背景技術(shù)：

我國是世界上最大的抗生素原料藥生產(chǎn)國與出口國，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年抗生素產(chǎn)量達(dá)12.12萬t，包括青霉素工業(yè)鹽、頭孢菌素、土霉素和鏈霉素等。即使按生產(chǎn)1t的抗生素產(chǎn)生菌渣8t計(jì)（實(shí)際可能超過此值），我國抗生素菌渣年產(chǎn)生也將達(dá)到100萬t以上。

抗生素菌渣為生產(chǎn)抗生素提純后剩余的發(fā)酵殘?jiān)?，被列?008年實(shí)施的《國家危險(xiǎn)廢物名錄》，被禁止用做動(dòng)物飼料、飼料添加劑和生產(chǎn)有機(jī)肥。但抗生素菌渣（干基）中有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)90%以上，具有較高生物質(zhì)能，具有極大的資源潛力。如果不對(duì)抗生素菌渣中的有機(jī)質(zhì)加以有效利用，這將與當(dāng)前循環(huán)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)發(fā)展的時(shí)代要求嚴(yán)重背離。2012年3月7日起實(shí)施的《制藥工業(yè)污染防治技術(shù)政策》中提出了“鼓勵(lì)開發(fā)發(fā)酵菌渣在生產(chǎn)工藝中的再利用技術(shù)、無害化處理技術(shù)、綜合利用技術(shù)”的政策建議。

研究表明，抗生素菌渣內(nèi)蛋白質(zhì)含量約占干基的20%～60%。因此，對(duì)抗生素菌渣中蛋白質(zhì)進(jìn)行提取并加以合理應(yīng)用，不僅使抗生素菌渣得到資源化處理，回收有用資源，而且也能有效達(dá)到抗生素菌渣的減量化要求，降低抗生素菌渣的處理規(guī)模和成本。目前，國內(nèi)外對(duì)于抗生素菌渣蛋白質(zhì)的提取還未見諸報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)四環(huán)類抗生素—土霉素菌渣中的蛋白質(zhì)提取。本發(fā)明采用酸-熱聯(lián)合工藝，將菌渣進(jìn)行溶胞處理，使蛋白質(zhì)溶出，從而實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)固體從菌渣中分離提純，實(shí)現(xiàn)菌渣的資源化、減量化處理。

本發(fā)明的利用酸-熱聯(lián)合工藝提取土霉素菌渣中蛋白質(zhì)的方法，包括以下步驟進(jìn)行：

一、土霉素菌渣攪勻均質(zhì)預(yù)處理：調(diào)節(jié)制藥廠原菌渣（含水率≤60～80）的含水率為90wt%～99wt%，放入打漿機(jī)中攪拌5～10分鐘，進(jìn)行攪勻均質(zhì)預(yù)處理；

二、酸-熱聯(lián)合處理土霉素菌渣：調(diào)節(jié)預(yù)處理后菌渣溶液的pH至1～3，攪拌均勻后放入恒溫反應(yīng)器，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度至80℃～120℃，反應(yīng)時(shí)間2h～6h，使菌渣細(xì)胞破碎、蛋白質(zhì)溶出；

三、溶解性蛋白質(zhì)提取液分離：將酸-熱聯(lián)合處理后菌渣溶液靜沉冷卻至室溫，然后放入離心機(jī)進(jìn)行固液離心分離，調(diào)節(jié)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為3500r/min～4500r/min，控制離心時(shí)間為5～30min，將離心管中的蛋白質(zhì)提取液與剩余殘?jiān)x心分離，最后得到溶解性蛋白質(zhì)提取液；

四、等電點(diǎn)法沉淀蛋白質(zhì)：將離心分離得到的溶解性蛋白質(zhì)提取液進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，利用等電點(diǎn)法沉淀提純蛋白質(zhì)，調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)提取液pH至5～7，反應(yīng)沉淀時(shí)間5～10分鐘；

五、蛋白質(zhì)的分離：將沉淀后蛋白質(zhì)提取液放入離心機(jī)進(jìn)行固體蛋白質(zhì)提純分離，控制離心機(jī)轉(zhuǎn)速3500r/min～4500r/min，控制離心時(shí)間為5～30min，將離心管中的白色膠體物質(zhì)與上清液分離，將白色膠體物質(zhì)在50℃～60℃下干燥1～2d，得蛋白質(zhì)。

優(yōu)選地，步驟一中土霉素菌渣的含水率為92-96wt%，放入打漿機(jī)中攪拌8分鐘。

優(yōu)選地，步驟二中調(diào)節(jié)預(yù)處理后菌渣溶液的pH至2，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度至120℃，反應(yīng)時(shí)間2h。

優(yōu)選地，步驟四中調(diào)節(jié)溶解性蛋白質(zhì)提取液pH為6。

優(yōu)選地，離心機(jī)轉(zhuǎn)速均為4000r/min，離心時(shí)間均為20min。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、采用本發(fā)明方法從土霉素菌渣中提取蛋白質(zhì)具有能耗低、費(fèi)用低、操作方便、時(shí)間短暫等特點(diǎn)；當(dāng)處理?xiàng)l件為含水率為94%、反應(yīng)pH為2.0、反應(yīng)溫度為80℃、反應(yīng)時(shí)間為2h時(shí)，菌渣中蛋白質(zhì)溶出濃度為6376.93mg/L；等電點(diǎn)沉淀蛋白質(zhì)時(shí)，當(dāng)pH=6.0，蛋白質(zhì)沉淀效率最大為92.73%。2、本方法考慮到土霉素菌渣本身pH值<2～4的固有性質(zhì)，同時(shí)考慮到傳統(tǒng)熱處理工工藝的成熟應(yīng)用，采用酸-熱聯(lián)合法進(jìn)行土霉素菌渣的預(yù)處理和蛋白質(zhì)提取，設(shè)備簡單易操作，且用藥量少，處理成本低。

3、本發(fā)明方法適用于土霉素菌渣蛋白質(zhì)的提取，利用該方法提取蛋白質(zhì)可大幅降低菌渣中懸浮物質(zhì)的含量，降低菌渣固體物質(zhì)的量，有利于土霉素菌渣的資源化、減量化處理處置。

附圖說明

圖1 酸-熱聯(lián)合法提取土霉素菌渣中蛋白質(zhì)流程示意圖。

圖2不同pH條件下蛋白質(zhì)沉淀率。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1土霉素菌渣攪勻均質(zhì)預(yù)處理和酸-熱聯(lián)合處理

土霉素菌渣土霉素菌渣攪勻均質(zhì)預(yù)處理：調(diào)節(jié)制藥廠原菌渣（含水率≤60～80）的含水率為90wt%～99wt%，放入打漿機(jī)中攪拌8分鐘，進(jìn)行攪勻均質(zhì)預(yù)處理；

酸-熱聯(lián)合處理土霉素菌渣：調(diào)節(jié)預(yù)處理后菌渣溶液的pH至1～3，攪拌均勻后放入恒溫反應(yīng)器，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度至80℃～120℃，反應(yīng)時(shí)間2h～6h，使菌渣細(xì)胞破碎、蛋白質(zhì)溶出。

蛋白質(zhì)溶液的提取與檢測：將酸-熱聯(lián)合處理后菌渣混合液放入離心機(jī)中，調(diào)節(jié)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為4000r/min，控制離心時(shí)間為10min，將離心管中的蛋白質(zhì)提取液與剩余殘?jiān)x心分離，最后得到溶解性蛋白質(zhì)提取液。

蛋白質(zhì)提取液中蛋白質(zhì)濃度的測定：采用考馬斯亮藍(lán)法進(jìn)行溶液中蛋白質(zhì)濃度測定。具體反應(yīng)條件和反應(yīng)結(jié)果如表1所示。

表1 反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)結(jié)果

。

實(shí)施例2溶解性蛋白質(zhì)提取液分離

溶解性蛋白質(zhì)提取液分離：將酸-熱聯(lián)合處理后菌渣溶液靜沉冷卻至室溫，然后放入離心機(jī)進(jìn)行固液離心分離，調(diào)節(jié)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為4000r/min，控制離心時(shí)間為20min，將離心管中的蛋白質(zhì)提取液與剩余殘?jiān)x心分離，最后得到溶解性蛋白質(zhì)提取液。實(shí)驗(yàn)中離心機(jī)轉(zhuǎn)速與離心時(shí)間，可在權(quán)利要求范圍內(nèi)自行調(diào)節(jié)，不同的離心條件下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致。

實(shí)施例3等電點(diǎn)法沉淀蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)的分離

當(dāng)處理?xiàng)l件為含水率為94%、反應(yīng)pH為2.0、反應(yīng)溫度為120℃、反應(yīng)時(shí)間為2h時(shí)，菌渣中蛋白質(zhì)溶出濃度為6376.93mg/L，利用等電點(diǎn)法進(jìn)行蛋白質(zhì)沉淀分離。

等電點(diǎn)法沉淀蛋白質(zhì)：將離心分離得到的溶解性蛋白質(zhì)提取液進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，利用等電點(diǎn)法沉淀提純蛋白質(zhì)，用1mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)離心上清液pH值至3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，反應(yīng)沉淀時(shí)間8分鐘；

蛋白質(zhì)的分離：將沉淀后蛋白質(zhì)提取液放入離心機(jī)進(jìn)行固體蛋白質(zhì)提純分離，控制離心機(jī)轉(zhuǎn)速4000r/min，控制離心時(shí)間為18min，將離心管中的白色膠體物質(zhì)與上清液分離，測定二次上清液的蛋白質(zhì)濃度，通過計(jì)算得各pH下的蛋白質(zhì)沉淀率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，將白色膠體物質(zhì)在55℃下干燥1.5d，得蛋白質(zhì)。

由圖2易得，隨著pH的增大，蛋白質(zhì)沉淀效率先上升再下降，當(dāng)pH為6.0時(shí)，蛋白質(zhì)沉淀效率最大為92.73%。通過調(diào)節(jié)溶液的pH，可以改變?nèi)芤旱碾姾尚再|(zhì)，使蛋白質(zhì)表面的雙電層與水化膜受到破壞，引起蛋白質(zhì)分子間引力增大，從而造成蛋白質(zhì)在溶液中溶解度下降，導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀析出。