本發(fā)明屬于生物，具體涉及一種生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白和蘋果酸的工藝。

背景技術(shù)：

1、我國(guó)蘋果種植規(guī)模和總產(chǎn)量占世界總生產(chǎn)水平的約三分之一，每年產(chǎn)生大量蘋果渣。蘋果渣作為蘋果汁生產(chǎn)的副產(chǎn)物，含水量高且富含可溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但因其易腐爛發(fā)臭，往往被遺棄，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。

2、利用蘋果渣發(fā)酵生產(chǎn)的菌體蛋白飼料具有綠色、無(wú)污染、蛋白質(zhì)含量豐富、維生素組成齊全及生物活性物質(zhì)并存的特點(diǎn)，而且發(fā)酵過程易控制、原料來源廣泛和生產(chǎn)時(shí)間短。所以，蘋果渣發(fā)酵蛋白飼料得到廣泛的關(guān)注，蘋果渣的無(wú)氮浸出物含量較高，其主要成分是可溶性的碳水化合物、果膠、除脂肪酸以外的有機(jī)酸和半纖維素。通過添加合適的氮源，經(jīng)微生物發(fā)酵可將其轉(zhuǎn)化為單細(xì)胞蛋白飼料，這是解決廢棄果渣出路的重要途徑，對(duì)解決我國(guó)蛋白飼料資源的缺乏和提高水果種植和加工業(yè)的效益，減少環(huán)境污染具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白和蘋果酸的工藝，所述工藝包括如下步驟：

2、1)將蘋果渣進(jìn)行酸堿處理，過濾得到蘋果渣均相混懸液；

3、2)將蘋果渣均相混懸液配制成發(fā)酵液，加入輔助培養(yǎng)基，高溫滅菌冷卻后接入菌種；

4、3)將接入菌種后的蘋果渣均相混懸液進(jìn)行發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行離心分離，沉淀為單細(xì)胞蛋白產(chǎn)品，上清液富含蘋果酸。

5、在一些具體的實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法包括：

6、步驟1)中，所述堿處理，是通過向蘋果渣中加入堿液，調(diào)節(jié)ph為11-12，例如11、11.2、11.4、11.6、11.8、12等，反應(yīng)2-4h，例如2h、2.5h、3h、3.5h、4h等；

7、優(yōu)選地，所述堿液為堿的水溶液，其中的堿選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的至少一種；

8、優(yōu)選地，所述堿液濃度為0.3-0.5mol/l，例如0.3mol/l、0.35mol/l、0.4mol/l、0.45mol/l、0.5mol/l等。

9、步驟1)中，所述酸處理，是通過向蘋果渣中加入酸液，調(diào)節(jié)ph為1-2.5，例如1、1.5、2、2.5等，反應(yīng)2-4h，例如2h、2.5h、3h、3.5h、4h等；

10、優(yōu)選地，所述酸液為酸的水溶液，其中的酸選自硫酸、鹽酸、硝酸中的至少一種；

11、優(yōu)選地，所述酸液濃度為0.01-0.05mol/l，例如0.01mol/l、0.02mol/l、0.03mol/l、0.04mol/l、0.05mol/l等。

12、本發(fā)明對(duì)于酸、堿處理的先后順序并無(wú)要求，可以先酸處理后堿處理，也可以先堿處理再酸處理，優(yōu)選采用先堿處理后酸處理的方式。

13、本發(fā)明蘋果渣采用酸處理和堿處理有助于其中的細(xì)胞壁和纖維素在酸/堿性條件下分解，更有利于微生物的代謝吸收。

14、步驟1)中，所述過濾，選用濾膜過濾方式；

15、優(yōu)選地，所述濾膜孔徑為0.2-0.6μm，例如0.2μm、0.25μm、0.3μm、0.35μm、0.4μm、0.45μm、0.5μm、0.6μm等。

16、步驟2)中，所述高溫滅菌，溫度為110-125℃，例如110℃、115℃、120℃、125℃等，時(shí)間為10-30min，例如10min、15min、20min、25min、30min等。

17、優(yōu)選地，所述輔助培養(yǎng)基，基于蘋果渣均相混懸液的體積，包括如下濃度的組分：酵母粉5-20g/l，酪蛋白胨5-25g/l，乙酸鈉10-35g/l，硫酸銨5-15g/l，核黃素0.45-0.8g/l，硫酸鎂8-15g/l，鹽酸硫銨2-10g/l。

18、優(yōu)選地，高溫滅菌后的蘋果渣均相混懸液冷卻至室溫，然后用酸或堿調(diào)節(jié)ph為6.5-7.5，例如6.5、7、7.5等；優(yōu)選采用純乙酸、甲酸、磷酸、鹽酸中的至少一種酸或氨水、氫氧化鈉、氫氧化鉀的至少一種堿來調(diào)節(jié)ph值；

19、一種可選的方案中，所述蘋果渣均相混懸液中加入微量元素溶液，所述微量元素溶液在高溫滅菌操作之后加入；

20、所述微量元素溶液，以水為溶劑，包括如下濃度的組分：硫酸錳5-6g/l，鉬酸鈉0.1-0.2g/l，硼酸0.04-0.08g/l，氯化鈷0.6-0.8g/l，氯化鋅18-21g/l，經(jīng)過除菌過濾后使用；

21、優(yōu)選地，所述微量元素加入量為蘋果渣均相混懸液體積的0.2-0.5％，例如0.2％、0.3％、0.4％、0.5％等。

22、在某一優(yōu)選的具體實(shí)施例中，步驟2)具體為：蘋果渣均相混懸液中加入輔助培養(yǎng)基，后經(jīng)高溫滅菌冷卻至室溫后接入菌種。

23、在某一優(yōu)選的具體實(shí)施例中，步驟2)具體為：蘋果渣均相混懸液中加入輔助培養(yǎng)基，后經(jīng)高溫滅菌冷卻至室溫，用酸或堿調(diào)節(jié)ph后，接入菌種。

24、在某一優(yōu)選的具體實(shí)施例中，步驟2)具體為：蘋果渣均相混懸液中加入輔助培養(yǎng)基，后經(jīng)高溫滅菌冷卻至室溫，加入微量元素溶液，再接入菌種。

25、在某一優(yōu)選的具體實(shí)施例中，步驟2)具體為：蘋果渣均相混懸液中加入輔助培養(yǎng)基，后經(jīng)高溫滅菌冷卻至室溫，用酸或堿調(diào)節(jié)ph后加入微量元素溶液，再接入菌種。

26、步驟2)中，所述菌種選自酵母菌，優(yōu)選解脂耶氏酵母、釀酒酵母中的至少一種；

27、優(yōu)選地，所述菌種接種量按照體積比為5-10％，例如5％、6％、7％、8％、9％、10％等。要說明的是，本技術(shù)中，術(shù)語(yǔ)“接種量”是指菌種體積在接種后培養(yǎng)體系總體積中所占的比例。示例性地，接種量為5％即菌種在蘋果渣均相混懸液(包括菌種、輔助培養(yǎng)基和任選微量元素溶液)中的體積百分?jǐn)?shù)為5％。

28、步驟3)中，所述發(fā)酵控制溫度為28-32℃，ph為6.5-7.5，發(fā)酵過程中伴隨攪拌，初始轉(zhuǎn)速150-200轉(zhuǎn)/min，例如150轉(zhuǎn)/min、170轉(zhuǎn)/min、190轉(zhuǎn)/min、200轉(zhuǎn)/min等，初始通氣0.5-1vvm，例如0.5vvm、0.7vvm、0.9vvm、1vvm等；

29、隨著發(fā)酵進(jìn)行，溶氧不斷下降，優(yōu)選地，發(fā)酵過程中通過提高轉(zhuǎn)速和通氣量控制溶氧在10-20％，例如10％、12％、14％、16％、18％、20％等。

30、優(yōu)選地，所述蘋果渣均相混懸液加入到發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā)酵，蘋果渣均相混懸液在發(fā)酵罐中的體積占比為60-70％，例如60％、62％、64％、66％、68％、70％等，其中添加了輔助培養(yǎng)基和/或微量元素的以添加后總體積計(jì)。

31、步驟3)中，發(fā)酵過程取樣監(jiān)控發(fā)酵液的菌體od和蘋果酸濃度，當(dāng)發(fā)酵液od連續(xù)2個(gè)小時(shí)不再增加時(shí)即可停罐，發(fā)酵結(jié)束，對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行離心、干燥；

32、本發(fā)明可以制備得到粗蛋白質(zhì)量含量≥68％的單細(xì)胞蛋白產(chǎn)品，且l-蘋果酸濃度≥120g/l。具有工藝穩(wěn)定、簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

33、本發(fā)明的有益效果在于：通過酸堿處理，破壞蘋果渣的細(xì)胞壁和纖維素，釋放營(yíng)養(yǎng)成分。本發(fā)明提供的工藝不僅能有效利用蘋果渣這一農(nóng)業(yè)廢棄物，減少環(huán)境污染，還能生產(chǎn)出高附加值的單細(xì)胞蛋白和蘋果酸，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。此外，該工藝簡(jiǎn)單易行，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。