以维生素C发酵废弃物生产菌体蛋白和多肽有机肥的方法.pdf

本发明涉及一种以维生素C生产工艺形成的废弃发酵醪液和古龙酸母液生产菌体蛋白和多肽有机肥的方法，属于生物技术与废弃物资源化利用技术领域。在100份维生素C废弃醪液蛋白中添加5-20份古龙酸母液，调解pH值至2.0-5.0，然后，在40-70℃条件下，经温和水解0.5-12小时。一方面，醪液蛋白中的部分蛋白质被水解，变为成多肽和氨基酸，溶于水中，经调解pH值和适当浓缩，再补加适量微量元素即成为多肽有机肥。而另一方面，醪液蛋白中的另一部分蛋白质则被沉淀下来，沉淀的蛋白质经压滤、干燥、粉碎，即制成为菌体蛋白。本发明把维生素C发酵工业废弃物予以资源化利用，生产出菌体蛋白和多肽有机肥，从而既解决了工业污染问题，又为农业生产提供了有机肥料和饲料蛋白。

1.  一种以维生素C发酵废弃物生产菌体蛋白和多肽有机肥的方法，其特征在于，按重量份数计，在100份维生素C废弃醪液蛋白中添加5-20份废弃古龙酸母液，调解pH值至2.0-5.0；然后，在40-90℃条件下，保温0.5-12小时；所得上清液按有机肥的标准调解pH值至中性和浓缩后，再补加微量元素制成多肽有机肥；所得沉淀部分经常规压滤、干燥、粉碎，即制成为菌体蛋白。

2.  按照权利要求1所述的以维生素C发酵废弃物生产菌体蛋白和多肽有机肥的方法，其特征在于，废弃醪液蛋白为维生素C生物发酵工艺中的废弃物，干物质含量在8-20wt％，干物质中的菌体蛋白占45～75wt％。

3.  按照权利要求1所述的以维生素C发酵废弃物生产菌体蛋白和多肽有机肥的方法，其特征在于，废弃古龙酸母液为维生素C生物发酵工艺中的废弃物，pH值为0.6～1.5，废弃古龙酸母液中主要成分为甲酸、乙酸、草酸、古龙酸、山梨糖、蛋白质、核酸，其总量占60～96wt％。

4.  按照权利要求1所述的以维生素C发酵废弃物生产菌体蛋白和多肽有机肥的方法，其特征在于，所述多肽有机肥中的有机质含量为40～60wt％，其中：多肽和氨基酸含量为8～15wt％，总养分：全氮+P₂O₅+KCl为4～7wt％，微量元素含量2～10wt％，pH6-8。

5.  按照权利要求1所述的以维生素C发酵废弃物生产菌体蛋白和多肽有机肥的方法，其特征在于，所述菌体蛋白中的蛋白质含量为45～75wt％，含水量为10～15wt％。

以维生素C发酵废弃物生产菌体蛋白和多肽有机肥的方法
技术领域
本发明涉及一种以维生素C废弃发酵醪液和古龙酸母液生产菌体蛋白和多肽有机肥的方法，属于生物技术与废弃物资源化利用技术领域。
背景技术
菌体蛋白又叫微生物蛋白、单细胞蛋白。按生产原料不同，可以分为石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按产生菌种类不同，又可分为细菌蛋白、真菌蛋白等。1967年在第一次全世界单细胞蛋白会议上，将微生物菌体蛋白统称为单细胞蛋白。单细胞蛋白所含营养物质丰富，其中，蛋白质含量高达40wt％～80wt％，比大豆高10％～20％，比肉、鱼、奶酪高20％以上；氨基酸组成较为齐全，含有人体必需的8种氨基酸，尤其是谷物中含量较少的赖氨酸。单细胞蛋白中还含有多种维生素、碳水化合物、脂类、矿物质，以及丰富的酶类和生物活性物质，如：辅酶A、辅酶Q、谷胱甘肽、麦角固醇等。
目前，可用于生产单细胞蛋白的微生物种类很多，包括细菌、放线菌、酵母菌、霉菌以及某些原生生物。这些微生物通常需具备下列条件：1)所生产的蛋白质等营养物质含量高，对人体无致病作用，味道好且易吸收；2)对培养条件和生产过程要求简单，生长繁殖迅速等，单细胞蛋白已广泛用于食品加工和饲料中。
多肽是由氨基酸组成的具有营养和调节生理功能的小分子物质，是一类涉及生物体内各种细胞功能的生物活性物质，具有巨大的应用价值。因此，现已广泛应用到人类生活的各个领域，如：生物制药、保健食品、生物肥料、动物饲料等。
维生素C又称抗坏血酸，它普遍存在于蔬菜水果中，必须额外从食物中获取。现在，我国主要采用生物发酵法来人工合成维生素C。但Vc生物发酵法生产工艺中产生两种数量较大的废弃物，分别是醪液蛋白和古龙酸母液，其主要特性介绍如下：
废弃醪液蛋白：Vc生产采用的生物发酵工艺，排放出大量废弃发酵醪液蛋白。该废弃发酵醪液呈灰褐色、略粘稠状，COD值7-10万mg/L，系Vc发酵醪液在后续提取步骤中经过超滤膜截留后剩余的10万道尔顿以上的大分子物质，主要成分为菌体蛋白和剩余培养基等，故称醪液蛋白。该废弃醪液的以往处理方法因耗能、低效或污染严重等难以实际应用。因此，既浪费了资源，也污染了环境。
废弃古龙酸母液：Vc生产中还产生大量废弃古龙酸母液，该古龙酸母液系Vc生物发酵液经离心、超滤、离子交换柱交换、三效蒸发、二级浓缩和古龙酸结晶提取等各步工序后的剩余残液。古龙酸母液中主要含甲酸、乙酸、草酸、古龙酸、山梨糖、蛋白质、核酸等。该废弃物为棕黑色、呈粘稠状，COD值达1×10⁶mg/L，pH值则小于1.0。目前，该古龙酸母液作为废弃物排放掉，严重污染环境。
如何对这两种废弃物进行资源化利用则是当前的一项技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以维生素C发酵废弃物生产菌体蛋白和多肽有机肥的方法，把维生素C发酵工业的两种重要废弃物：醪液蛋白和古龙酸母液予以资源化利用，生产出可以作为商品的菌体蛋白和多肽有机肥，从而既解决了工业污染问题，又为农业生产提供了有机肥料和饲料蛋白。
本发明采用的技术方案为：
一种以发酵废弃物生产菌体蛋白和多肽有机肥的方法，按重量份数计，在100份维生素C废弃醪液蛋白中添加5-20份废弃古龙酸母液，调解pH值至2.0-5.0；然后，在40-90℃条件下，保温0.5-12小时，这个过程是在酸性条件下温和水解兼同时变性沉淀。一方面，醪液蛋白中的部分蛋白质被水解，变为多肽和氨基酸溶于水中，采用石灰石、生石灰或消石灰等调解pH值为6-8，经补加适量微量元素和作物秸秆，再经烘干或晾晒，即成为多肽有机肥。
本发明所制成的多肽有机肥，有机质含量为40～60wt％，其中：多肽和氨基酸含量为8～15wt％；总养分(全氮+P₂O₅+KCl)为4～7wt％，微量元素含量2～10wt％，pH6-8，其技术性能指标符合有机肥料国家行业标准(NY525-2002)。
本发明中，总养分中的全氮、P₂O₅和KCl的重量比为1∶(0.1～0.5)∶(0.1～0.5)。
本发明中，微量元素根据需要添加，可以为Fe、Zn、Mn、Mo、B之一种或多种，按重量百分比计，2％≤Fe+Zn+Mn+Mo+B 10％。
而另一方面，醪液蛋白中的另一方部分蛋白质则被沉淀下来，沉淀后的蛋白质经压滤、干燥、粉碎，即制成为菌体蛋白。
本发明所制成的菌体蛋白，其蛋白质含量为45～75wt％，含水量为10～15wt％。
本发明所述的废弃醪液蛋白来自Vc生产所采用的生物发酵工艺中的废弃物，该废弃发酵醪液呈灰褐色、略粘稠状，COD值7-10万mg/L，系Vc发酵醪液在后续提取步骤中经过超滤膜截留后剩余的10万道尔顿以上的大分子物质，废弃醪液蛋白中的干物质含量在8-20wt％，主要为菌体蛋白和剩余培养基等，干物质中的菌体蛋白约占45～75wt％。
本发明所述的废弃古龙酸母液来自Vc生产工艺，系Vc生物发酵液经离心、超滤、离子交换柱交换、三效蒸发、二级浓缩和古龙酸结晶提取等各步工序后的剩余残液。古龙酸母液中主要物质为甲酸、乙酸、草酸、古龙酸、山梨糖、蛋白质和核酸，古龙酸母液中的甲酸、乙酸、草酸、古龙酸、山梨糖、蛋白质和核酸的总重量占60-96wt％。上述古龙酸母液的主要成分中，甲酸约占30～45wt％，乙酸约占10～30wt％，草酸约占10～15wt％，古龙酸约占15～25wt％，山梨糖约占2～10wt％，蛋白质约占1～5wt％，核酸约占0.2～2wt％。该废弃物为棕黑色、呈粘稠状，COD值达1×10⁶mg/L，pH值为0.6～1.5。
本发明具有如下优点：
1.本发明以古龙酸母液作醪液蛋白的pH值调节剂，既节约了原来用于调节pH值的化学药剂，又为后续的多肽有机肥生产提供了更多有机质。
2.本发明同时以醪液蛋白和古龙酸母液两种废弃物作为原料，可大量节约生产中的原材料成本。
3.本发明可同时制作出两种产品-菌体蛋白和多肽有机肥，使原材料获得极大利用和充分转化。
4.本发明将工厂废弃污染物再利用与有机农业发展融合在一起，实现了双赢。
具体实施方式
实施例1
把废弃醪液蛋白20吨泵入反应釜中，再泵入废弃古龙酸母液1吨，搅拌后pH值为5.0，把反应釜加热至90℃，保温1小时，并保持静止。把反应釜中的上清液泵出(约17吨)，经40公斤消石灰Ca(OH)₂调pH至7.2，经蒸发浓缩至：多肽和氨基酸约占9wt％，再按有机肥标准补加适量微量元素和作物秸秆即成为多肽有机肥。本实施例中，微量元素可以为Fe、Zn、Mn、Mo和B，按重量百分比计，Fe 1.2％、Zn 0.8％、Mn 0.2％、Mo 0.1％、B 0.1％。把反应釜中的沉淀部分，泵入板框压滤机，经压滤后，用烘干机烘干，粉碎后即制成为菌体蛋白(约1.5吨)。
按重量百分比计，所获多肽有机肥中的有机质含量45％，其中：多肽和氨基酸含量11％，总养分(全氮+P₂O₅+KCl)5.6％，微量元素含量2.4％，pH6.9。按重量百分比计，所获菌体蛋白中的蛋白质含量65％，含水量11％。
其中，总养分中的全氮、P₂O₅和KCl的重量比为1∶0.2∶0.1。
实施例2
把废弃醪液蛋白20吨泵入反应釜中，再泵入废弃占龙酸母液3吨，搅拌后pH值为4.0，把反应釜加热至50℃，保温2小时，并保持静止。把反应釜中的上清液泵出(约18吨)，经100公斤消石灰调pH至7.2，经蒸发浓缩至：多肽和氨基酸约占7.6wt％，再按有机肥标准补加适量微量元素和作物秸秆即成为多肽有机肥。本实施例中，微量元素可以为Fe、Zn、Mn和B，按重量百分比计，Fe 1.0％、Zn 0.7％、Mn 0.1％、B 0.2％。把反应釜中的沉淀部分，泵入板框压滤机，经压滤后，用烘干机烘干，粉碎后即制成为菌体蛋白(约1.0吨)。
按重量百分比计，所获多肽有机肥中的有机质含量47％，其中：多肽和氨基酸含量10％，总养分(全氮+P₂O₅+KCl)6.8％，微量元素含量2.0％，pH7.2。按重量百分比计，所获菌体蛋白，其蛋白质含量62％，含水量11％。
其中，总养分中的全氮、P₂O₅和KCl的重量比为1∶0.3∶0.15。
实施例3
把废弃醪液蛋白20吨泵入反应釜中，再泵入废弃古龙酸母液2吨，搅拌后pH值为3.0，把反应釜加热至40℃，保温12小时，并保持静止。把反应釜中的上清液泵出(约15吨)，经65公斤消石灰调pH至7.2，经蒸发浓缩至：多肽和氨基酸约占10wt％，再按有机肥标准补加适量微量元素和作物秸秆即成为多肽有机肥。本实施例中，微量元素可以为Fe、Mn和B，按重量百分比计，Fe 1.5％、Mn 0.7％、B 0.3％。把反应釜中的沉淀部分，泵入板框压滤机，经压滤后，用烘干机烘干，粉碎后即制成为菌体蛋白(约1.7吨)。
按重量百分比计，所获多肽有机肥中的有机质含量44％，其中：多肽和氨基酸含量13％，总养分(全氮+P₂O₅+KCl)6.0％，微量元素含量2.5％，pH6.7。按重量百分比计，所获菌体蛋白，其蛋白质含量57％，含水量12％。
其中，总养分中的全氮、P₂O₅和KCl的重量比为1∶0.15∶0.2。