谷氨酸发酵生产中液体蛋白运用

2019-01-05宁夏伊品生物科技股份有限公司

食品安全导刊 2019年24期

□ 张英宁夏伊品生物科技股份有限公司

我国是味精生产大国，年产量约占世界味精产量的47%，谷氨酸菌体蛋白是味精生产中的副产品，是谷氨酸经分离干燥后制成的单细胞蛋白，为避免可利用资源的浪费，大多数味精生产厂家以谷氨酸菌体蛋白生产蛋白饲料，但未完全发挥其应用潜力，测定谷氨酸菌体蛋白营养成分发现，谷氨酸菌体蛋白含有丰富的蛋白质等多种营养物质，可以将谷氨酸菌体蛋开发成具有高附加值的产品，本文对谷氨酸菌体蛋白的提取技术进行研究。

1 谷氨酸发酵液清洁生产工艺技术

液体蛋白含有丰富的各类氨基酸，平均含量超过10%，经过多次高温的母液，含有一定的焦谷氨酸，传统处理方法是将其作为废料，易造成提取收率不高；或高温高压加酸进行开环水解后回收，易导致设备损坏，消耗大量的蒸气。为提高提取收率，本文探讨了谷氨酸的有效回收方法。

膜分离技术根据分离效果大致分为微滤、纳滤、气体分离与渗析等。是以外界能量为推动力，对多组分流体物质进行分离提纯浓缩。蒸发是用加热方法，使溶液中的水分等具有挥发性质的溶剂气化挥发，多效蒸发是第一效通入加热蒸汽，二次蒸汽可作为下一效的加热蒸汽，末效蒸汽后进入冷凝器冷凝，可浓缩粘度较大的溶液。将蒸出的二次蒸汽压缩，送入蒸发器加热室作为加热蒸汽。

连续等电点工艺提取谷氨酸是通过加入无机酸将pH值调至谷氨酸等电点，等电点时溶解度最小，析出其结晶，分离获得谷氨酸粗品。提取母液进行浓缩结晶分离出液体蛋白，母液中含有大量有机物，经蒸发器浓缩，使有机物达到一定浓度。

对高浓度的有机废水进行处理，生产副产品饲料蛋白粉，实现高浓度有机废水零排放。通过自动化生产对谷氨酸发酵液进行技能型超滤，发酵液经超滤后形成菌体糊，无机陶瓷膜具有优良的热稳定性，具有便于消毒处理等优点。谷氨酸超滤清液加入等电罐中，加入硫酸调pH至谷氨酸等电点分离提取。谷氨酸发酵液晶超滤后得到菌体糊脱水干燥，筛出蛋白粉成品。谷氨酸连续等电点提取母液为硫酸铵的混合溶液，经分离心分离可获得固体硫氨酸。

2 液体蛋白在谷氨发酵生产中应用实验

液体蛋白是高浓度的有机废水经浓缩分离出硫酸铵的母液，发酵生产加入液体蛋白能使菌体强壮，增强菌体活力，提高产酸。粗蛋白≥14%，一级种培养基葡萄糖2.5%，尿素0.55%，硫酸镁0.06。菌种培养温度32 ℃,发酵培养温度34～35 ℃，发酵培养48 h往复式摇床125 r/min，ph用40%的尿素控制。用斐林式测定法进行还原糖测定，使用生物传感器测定谷氨酸。第一组发酵培养基配置为葡萄糖18%，糖蜜0.15%，硫酸镁0.04%。第二组为葡萄糖18%，糖蜜0.15%，液体蛋白0.026%。第三组为玉米浆0.4%，磷配氢二钾0.12%。液体蛋白0.013%。

第一组培养基发酵中pH下降快，OP偏高，产酸比第三组低，第二组培养基发酵控制正常，后期产酸提高。加入液体蛋白后，各种氨基酸对产谷氨酸的菌体的生长繁殖有促进作用，可改善菌体的抵抗力，加入液体蛋白能提高产酸率。添加液体蛋白加快菌体繁殖，需及时调整工艺。液体蛋白价格低，加入到发酵液中可提高产酸，有利于味精生产的节能降耗。

谷氨酸与焦谷氨酸的转换是可逆反应，采用正交分析法进行综合实验。在实验室进行中试实验，液体蛋白种加入50%的硫酸可将液体蛋白中的焦谷氨酸还原，将水解液做酸进行连续等电点流加，不影响谷氨酸晶型，提取收率提高4%。将水解液作酸进行连续等电点流加不影响后续工序的正常运行。采用较低的温度水解液体蛋白是提高收率的方法，是实现味精清洁生产的有效方式。但此方式对设备及环保设施有较高的要求，液体蛋白水解液是否可循环有待验证。

3 谷氨酸发酵液清洁生产工艺效果

膜分离技术操作简单，谷氨酸发酵液经超滤后可有效分离，菌体糊精干燥后为高蛋白饲料，主要成分是蛋白质，含少量氨基酸，是优质的蛋白饲料，在生产中不向外界排放污水，具有较显著的环境效益。

谷氨酸连续等电点提取母液经多效浓缩，大部分硫酸铵结晶析出，上离心机分离，得到硫氨酸，产品为淡黄色固体，适用于改良碱性土壤，脱盐母液中剩下有机蛋白及少量无机盐液体蛋白，可作为饲料原料，进行发酵生产蛋白饲料。谷氨酸清液经浓缩后加入到等电点罐中提取谷氨酸，相比传统单批间歇等电工艺，连续等电点法不易出现β型谷氨酸，提高收率，可减轻员工劳动强度，提高劳动生产率。

用降膜式多效蒸发器对谷氨酸清液进行蒸发浓缩，设备蒸发质量稳定，蒸汽压机技术可降低消耗的蒸气，控制系统采用PLC技术，在控制室可以远程控制系统操作，蒸发出的工艺冷凝水为软水，温度高，可循环用于配料中。