一種復(fù)合有機(jī)氮源及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于生物發(fā)酵領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合有機(jī)氮源及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是世界主要醫(yī)藥原料藥生產(chǎn)國(guó)家，抗生素、氨基酸、維生素等原藥產(chǎn)品在世界 市場(chǎng)占有重要地位。我國(guó)抗生素類(lèi)藥品年生產(chǎn)總量約為5萬(wàn)噸，這些抗生素原料藥的生產(chǎn)都 采用工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)，所需培養(yǎng)基總需求量大于20萬(wàn)噸。我國(guó)三大發(fā)酵制品的產(chǎn)量約100萬(wàn) 噸，酶制劑如淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶、糖化酶等發(fā)酵生產(chǎn)均需大量的培養(yǎng)基。氨基酸產(chǎn)能 不斷擴(kuò)大，對(duì)培養(yǎng)基的需求也增長(zhǎng)迅速。發(fā)酵培養(yǎng)基是供菌種生長(zhǎng)、繁殖和合成產(chǎn)物之用。 它既要使種子接種后能迅速生長(zhǎng)，達(dá)到一定的菌絲濃度，又要使長(zhǎng)好的菌體能迅速合成需 產(chǎn)物。
[0003]發(fā)酵培養(yǎng)基對(duì)發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量有著極大的影響。培養(yǎng)基主要成分是氮源和 碳源，氮源如豆柏、花生柏、棉籽蛋白、酵母粉等;碳源如淀粉、植物油、玉米漿等。發(fā)酵培養(yǎng) 基的組成應(yīng)豐富、完全，碳、氮源要注意適當(dāng)?shù)奶嫉壤?，營(yíng)養(yǎng)成分合理，速效和遲效的互相 搭配;還要加緩沖劑穩(wěn)定pH值;并且還要有菌體生長(zhǎng)所需的生長(zhǎng)因子和產(chǎn)物合成所需要的 兀素、如體和促進(jìn)劑等。
[0004]針對(duì)不同微生物不同的營(yíng)養(yǎng)要求，配制必須遵循一定原則。
[0005] 經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)CN102504998A，公開(kāi)日2012年06月 20日，公開(kāi)了一種復(fù)配培養(yǎng)基的生產(chǎn)工藝，主要涉及以棉籽、大豆、花生等農(nóng)產(chǎn)品為原料，進(jìn) 行精細(xì)深加工生產(chǎn)適合微生物生長(zhǎng)和代謝的復(fù)配培養(yǎng)基，其生產(chǎn)工藝步驟包括棉籽蛋白的 生產(chǎn)、花生蛋白/大豆蛋白的生產(chǎn)、一次復(fù)配、二次復(fù)配。中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)號(hào)CN104611372A，公 開(kāi)日2015年05月13日，公開(kāi)了一種制備發(fā)酵專(zhuān)用花生餅粉的方法，包括：取無(wú)霉變的花生 餅，粉碎并通過(guò)40目網(wǎng)篩，取篩下物，得花生餅粉;將花生餅粉與工業(yè)酶制劑混合，混合均勻 后送入雙螺桿擠壓膨化機(jī)，擠壓膨化；干燥擠壓膨化后的原料，使原料的含水量小于8-12%;將干燥后的原料經(jīng)微粉機(jī)粉碎，粉碎過(guò)程溫度控制在80°C以下，得到發(fā)酵專(zhuān)用花生餅 粉。上述發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品通過(guò)對(duì)培養(yǎng)基生產(chǎn)工藝和成分的優(yōu)化，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，有助于解 決優(yōu)質(zhì)氮源培養(yǎng)基的匱乏問(wèn)題。
[0006]但是，上述發(fā)明在配方的營(yíng)養(yǎng)配比和生產(chǎn)工藝方面有較大的提升空間，具體如下： ①營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)應(yīng)滿(mǎn)足微生物的需要。不同營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型的微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求差異很大，應(yīng) 根據(jù)菌種對(duì)各營(yíng)養(yǎng)要素的進(jìn)行配制。此外，在生產(chǎn)過(guò)程中，也要最大限度的保護(hù)產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng) 價(jià)值不被破壞。
[0007]②營(yíng)養(yǎng)物在發(fā)酵液中的分散性有待提高。在發(fā)酵生產(chǎn)中，培養(yǎng)基中各物料比重、 溶解性不同，在發(fā)酵罐中易產(chǎn)生沉降或漂浮現(xiàn)象，影響了微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分的利用。為解決 這些問(wèn)題，需采用大功率的攪拌系統(tǒng)，這樣不利于菌種的繁殖和生長(zhǎng)，同時(shí)也產(chǎn)生大量泡沫 影響生產(chǎn)，并且造成能源的浪費(fèi)。
[0008]③物理、化學(xué)條件應(yīng)適宜。各種微生物均有其生長(zhǎng)繁殖的最適pH值，在微生物生 長(zhǎng)繁殖過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生能夠引起培養(yǎng)基的pH值改變的代謝產(chǎn)物，尤其是不少微生物有很強(qiáng) 的產(chǎn)酸能力，如不適當(dāng)?shù)丶右哉{(diào)節(jié)，就會(huì)抑制甚至于殺死其自身。在設(shè)計(jì)培養(yǎng)基時(shí)，要考慮 培養(yǎng)基的pH值調(diào)節(jié)能力。一般應(yīng)加入對(duì)應(yīng)的緩沖物使培養(yǎng)基的pH值穩(wěn)定。
[0009] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)CN102559803A提供了一種黃原膠的發(fā)酵生產(chǎn)方法，其中發(fā)酵 培養(yǎng)基成分為蔗糖、黃豆粉、碳酸鈣、水，該發(fā)明申請(qǐng)中以蔗糖為碳源、黃豆粉為氮源、碳酸 鈣的作用是維持pH;中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN103233052B提供了一種用于紅霉素發(fā)酵的復(fù)合有機(jī) 氮源，其公開(kāi)的發(fā)酵培養(yǎng)基組成為淀粉、復(fù)合有機(jī)氮源、硫酸銨、豆油、碳酸鈣、消泡劑和水， 碳酸鈣的作用是維持pH;中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN101781137B提供了一種以碳銨為氮源的硫氮肥， 其由碳銨、硫酸銨和碳酸鈣組成，其中碳酸鈣的作用是調(diào)節(jié)氮含量；中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN 104805161A提供了一種培養(yǎng)基，包括碳源、氮源和礦物質(zhì)，礦物質(zhì)的主要成分為碳酸鈣，，可 見(jiàn)其中碳酸鈣的作用是提供礦物質(zhì)。
[0010] 綜上所述，在發(fā)酵培養(yǎng)基領(lǐng)域中添加碳酸鈣的作用是調(diào)節(jié)pH值、調(diào)節(jié)氮含量、提供 礦物質(zhì)。
[0011] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)CN104611372A公開(kāi)了一種制備發(fā)酵專(zhuān)用花生餅粉的方法，其 包括粉碎、混合擠壓膨化、干燥、微粉等步驟，其擠壓膨化的溫度為80-150°C，壓力為0.8-1.5MPa，可見(jiàn)該膨化過(guò)程溫度仍然較高，存在營(yíng)養(yǎng)價(jià)值被破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合有機(jī)氮源，其 通過(guò)加入科學(xué)配比的碳酸鈣，能夠有效的調(diào)整氮源的密度，使得氮源在發(fā)酵罐中保持懸浮， 避免沉降或漂浮現(xiàn)象的發(fā)生，有利于菌種的繁殖生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收;本發(fā)明的另一目 的在于提供該復(fù)合有機(jī)氮源的制備方法，該方法通過(guò)降低膨化溫度較現(xiàn)有技術(shù)中的高溫膨 化，減少了蛋白質(zhì)的變性，最大程度的保持了氮源的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值;且常規(guī)膨化產(chǎn)品密度較小， 一般漂浮在發(fā)酵液上方，而本發(fā)明進(jìn)行適度膨化后產(chǎn)品與發(fā)酵液密度相近，呈懸浮狀態(tài)。
[0013] 本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種復(fù)合有機(jī)氮源，由下列組分組成： 酵母粉、棉籽蛋白粉、全脂花生粉、淀粉、磷酸二氫鈣、碳酸鈣、硫酸鋅、甜菜堿。
[0014]優(yōu)化的，前六種組分的重量份為:酵母粉5-10份、棉籽蛋白粉3-5份、全脂花生粉1-3份、淀粉5-8份、磷酸二氫鈣0.003-0.01份、碳酸鈣0.05-1份;后兩種組分占前六種組分總 重量的重量比分別為:硫酸鋅〇. 02-0.1%、甜菜堿0.01-0.1%。
[0015] 本發(fā)明提供的復(fù)合有機(jī)氮源的制備方法，步驟如下:混合、調(diào)質(zhì)、膨化、微粉。
[0016] 優(yōu)化的，混合步驟的具體操作為：按照重量份稱(chēng)取酵母粉、棉籽蛋白粉、全脂花生 粉、淀粉、磷酸二氫鈣、碳酸鈣并混合，按照重量比稱(chēng)取硫酸鋅、甜菜堿水溶液噴灑到前述混 合料中，攪拌均勻。
[0017] 優(yōu)化的，調(diào)質(zhì)步驟的具體操作為:在調(diào)質(zhì)器中調(diào)質(zhì)，通入壓力為2-4個(gè)大氣壓，溫度 為90_95°C的水蒸氣調(diào)質(zhì)8-12分鐘。
[0018] 優(yōu)化的，膨化步驟的具體操作為：向雙螺桿膨化機(jī)的加料口內(nèi)加入調(diào)質(zhì)好物料，螺 桿轉(zhuǎn)速為35-55r/min，喂料速度為25-40r/min，機(jī)筒進(jìn)料段溫度控制在80-95°C，中間段控 制在90-105°C，出料段控制在100-110°C;雙螺桿膨化機(jī)出口接密閉倉(cāng)，密閉倉(cāng)與真空栗連 接，倉(cāng)中物料采用密閉絞龍輸出。
[0019] 優(yōu)化的，密閉倉(cāng)通過(guò)真空栗進(jìn)行減壓，密閉倉(cāng)中壓力保持在ο. 4-0.9個(gè)大氣壓。
[0020] 優(yōu)化的，全脂花生粉為花生脫皮后粉碎制得。
[0021]優(yōu)化的，微粉步驟的具體操作為:首先烘干，溫度不高于80°C;然后微粉為細(xì)度'Οι50 目的產(chǎn)品。
[0022] 本發(fā)明的有益效果在于： 1、添加碳酸鈣具有調(diào)節(jié)產(chǎn)品比重的作用，使產(chǎn)品能夠適應(yīng)不同比重的發(fā)酵液，避免物 料沉降或漂浮，保證產(chǎn)品的懸浮性和分散性，有利于菌種的高效利用。產(chǎn)品在發(fā)酵液中呈懸 浮狀態(tài)，提高了原料利用率，有利于實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
[0023] 2、本發(fā)明在膨化機(jī)物料出口處設(shè)置負(fù)壓密閉倉(cāng)，可在降低膨化溫度的同時(shí)保證產(chǎn) 品膨化效果，最大程度避免了蛋白高溫變性引起的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值損失。同時(shí)對(duì)膨化壓力的調(diào)整 也對(duì)氮源的密度起到一定的調(diào)整作用。
[0024] 3、產(chǎn)品中的酵母粉、棉籽蛋白、全脂花生粉，將速效氮源和遲效氮源有效配比，提 高了發(fā)酵效價(jià)，同時(shí)全脂花生粉中的油脂容易均勻分布在氮源中，保證了產(chǎn)品的一致性。
[0025] 4、本發(fā)明生產(chǎn)的氮源具有成分配比合理，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，微生物利用效果好等優(yōu)點(diǎn)， 能夠提高發(fā)酵效價(jià)，降低生產(chǎn)成本。
[0026] 5、本發(fā)明的產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于抗生素、酶制劑、留體激素和有機(jī)酸等產(chǎn)品發(fā)酵。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面通過(guò)實(shí)施例具體說(shuō)明本發(fā)明。
[0028] 實(shí)施例1 本實(shí)施例通過(guò)不同的例子來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案對(duì)氮源密度的調(diào)整，從而說(shuō)明其對(duì) 不同發(fā)酵液的適應(yīng)性。