谷氨酸發酵生產中液體蛋白運用

□ 張 英 寧夏伊品生物科技股份有限公司

我國是味精生產大國，年產量約占世界味精產量的47%，谷氨酸菌體蛋白是味精生產中的副產品，是谷氨酸經分離干燥后制成的單細胞蛋白，為避免可利用資源的浪費，大多數味精生產廠家以谷氨酸菌體蛋白生產蛋白飼料，但未完全發揮其應用潛力，測定谷氨酸菌體蛋白營養成分發現，谷氨酸菌體蛋白含有豐富的蛋白質等多種營養物質，可以將谷氨酸菌體蛋開發成具有高附加值的產品，本文對谷氨酸菌體蛋白的提取技術進行研究。

1 谷氨酸發酵液清潔生產工藝技術

液體蛋白含有豐富的各類氨基酸，平均含量超過10%，經過多次高溫的母液，含有一定的焦谷氨酸，傳統處理方法是將其作為廢料，易造成提取收率不高；或高溫高壓加酸進行開環水解后回收，易導致設備損壞，消耗大量的蒸氣。為提高提取收率，本文探討了谷氨酸的有效回收方法。

膜分離技術根據分離效果大致分為微濾、納濾、氣體分離與滲析等。是以外界能量為推動力，對多組分流體物質進行分離提純濃縮。蒸發是用加熱方法，使溶液中的水分等具有揮發性質的溶劑氣化揮發，多效蒸發是第一效通入加熱蒸汽，二次蒸汽可作為下一效的加熱蒸汽，末效蒸汽后進入冷凝器冷凝，可濃縮粘度較大的溶液。將蒸出的二次蒸汽壓縮，送入蒸發器加熱室作為加熱蒸汽。

連續等電點工藝提取谷氨酸是通過加入無機酸將pH值調至谷氨酸等電點，等電點時溶解度最小，析出其結晶，分離獲得谷氨酸粗品。提取母液進行濃縮結晶分離出液體蛋白，母液中含有大量有機物，經蒸發器濃縮，使有機物達到一定濃度。

對高濃度的有機廢水進行處理，生產副產品飼料蛋白粉，實現高濃度有機廢水零排放。通過自動化生產對谷氨酸發酵液進行技能型超濾，發酵液經超濾后形成菌體糊，無機陶瓷膜具有優良的熱穩定性，具有便于消毒處理等優點。谷氨酸超濾清液加入等電罐中，加入硫酸調pH至谷氨酸等電點分離提取。谷氨酸發酵液晶超濾后得到菌體糊脫水干燥，篩出蛋白粉成品。谷氨酸連續等電點提取母液為硫酸銨的混合溶液，經分離心分離可獲得固體硫氨酸。

2 液體蛋白在谷氨發酵生產中應用實驗

液體蛋白是高濃度的有機廢水經濃縮分離出硫酸銨的母液，發酵生產加入液體蛋白能使菌體強壯，增強菌體活力，提高產酸。粗蛋白≥14%，一級種培養基葡萄糖2.5%，尿素0.55%，硫酸鎂0.06。菌種培養溫度32 ℃,發酵培養溫度34～35 ℃，發酵培養48 h往復式搖床125 r/min，ph用40%的尿素控制。用斐林式測定法進行還原糖測定，使用生物傳感器測定谷氨酸。第一組發酵培養基配置為葡萄糖18%，糖蜜0.15%，硫酸鎂0.04%。第二組為葡萄糖18%，糖蜜0.15%，液體蛋白0.026%。第三組為玉米漿0.4%，磷配氫二鉀0.12%。液體蛋白0.013%。

第一組培養基發酵中pH下降快，OP偏高，產酸比第三組低，第二組培養基發酵控制正常，后期產酸提高。加入液體蛋白后，各種氨基酸對產谷氨酸的菌體的生長繁殖有促進作用，可改善菌體的抵抗力，加入液體蛋白能提高產酸率。添加液體蛋白加快菌體繁殖，需及時調整工藝。液體蛋白價格低，加入到發酵液中可提高產酸，有利于味精生產的節能降耗。

谷氨酸與焦谷氨酸的轉換是可逆反應，采用正交分析法進行綜合實驗。在實驗室進行中試實驗，液體蛋白種加入50%的硫酸可將液體蛋白中的焦谷氨酸還原，將水解液做酸進行連續等電點流加，不影響谷氨酸晶型，提取收率提高4%。將水解液作酸進行連續等電點流加不影響后續工序的正常運行。采用較低的溫度水解液體蛋白是提高收率的方法，是實現味精清潔生產的有效方式。但此方式對設備及環保設施有較高的要求，液體蛋白水解液是否可循環有待驗證。

3 谷氨酸發酵液清潔生產工藝效果

膜分離技術操作簡單，谷氨酸發酵液經超濾后可有效分離，菌體糊精干燥后為高蛋白飼料，主要成分是蛋白質，含少量氨基酸，是優質的蛋白飼料，在生產中不向外界排放污水，具有較顯著的環境效益。

谷氨酸連續等電點提取母液經多效濃縮，大部分硫酸銨結晶析出，上離心機分離，得到硫氨酸，產品為淡黃色固體，適用于改良堿性土壤，脫鹽母液中剩下有機蛋白及少量無機鹽液體蛋白，可作為飼料原料，進行發酵生產蛋白飼料。谷氨酸清液經濃縮后加入到等電點罐中提取谷氨酸，相比傳統單批間歇等電工藝，連續等電點法不易出現β型谷氨酸，提高收率，可減輕員工勞動強度，提高勞動生產率。

用降膜式多效蒸發器對谷氨酸清液進行蒸發濃縮，設備蒸發質量穩定，蒸汽壓機技術可降低消耗的蒸氣，控制系統采用PLC技術，在控制室可以遠程控制系統操作，蒸發出的工藝冷凝水為軟水，溫度高，可循環用于配料中。

4 結語

味精生產廢水中谷氨酸菌體蛋白質含量較高，開發低價谷氨酸菌體蛋白，可充分利用蛋白資源，對提高企業經濟社會效益具有重要意義。