一種利用抗生素菌渣制備高蛋白菌粉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及抗生素發(fā)酵和環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用抗生素菌渣制備高蛋 白菌粉的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是世界最大的抗生素原料藥生產(chǎn)與出口大國，年產(chǎn)量已達20多萬噸，每年排 放一百多萬噸抗生素菌渣。2008年修訂的《國家危險廢物名錄》規(guī)定抗生素菌渣須按危險廢 物進行管理。隨著抗生素生產(chǎn)的發(fā)展和環(huán)保要求逐步提高，菌渣處理問題日益突出，一些企 業(yè)只能將菌渣干燥封存無法解決，這樣既增加了占地面積，又有潛在二次污染的隱患，生產(chǎn) 成本和環(huán)境壓力大大提高?，F(xiàn)有的菌渣焚燒處理法雖可以暫時在一度程度上解決污染問 題，但投資和運行成本巨大，還會帶來二噁英或霧霾等二次污染風險;采用厭氧沼氣發(fā)酵處 理的周期極長，厭氧發(fā)酵對殘余抗生素消除也不夠徹底，還會產(chǎn)生大量沼液，設(shè)備投資和處 理運行成本也巨大。此外，菌渣具有高蛋白、高能量、低纖維等特點，粗蛋白含量為30%-40%、粗脂肪為10%_20%?，F(xiàn)有處理方式白白浪費了菌渣中所含的高蛋白資源，若采用創(chuàng) 新技術(shù)，將菌渣中所含的具有潛在環(huán)境危害的殘余抗生素除去，消除其潛在環(huán)境風險，就能 成為極具價值的高蛋白資源，開發(fā)多種資源化新用途。
[0003] 為此，利用現(xiàn)代微生物技術(shù)對抗生素菌渣進行無害化固體發(fā)酵處理，分解抗生素 的菌株將殘留的抗生素成分完全或基本降解，消除其潛在環(huán)境危害，而保留或提高菌渣中 的高價值蛋白比例，是最有潛力的新方向。前期我們已在中國專利CN104342470A(卡那霉素 菌渣無害化處理方法及在制備卡那霉素上的應用）中公布了一種抗生素生產(chǎn)過程中資源循 環(huán)利用的清潔生產(chǎn)模式，將抗生素菌渣重新用于卡那霉素生產(chǎn)，可實現(xiàn)較佳的環(huán)境和經(jīng)濟 效益。但在實際應用中，為了確?？股氐纳a(chǎn)產(chǎn)量和質(zhì)量，以30%左右菌渣回用為宜，這 樣約有70%左右的菌渣富余，需要研究開發(fā)更多的資源化新用途。由于微生物發(fā)酵處理的 抗生素菌渣中粗蛋白質(zhì)含量為30%~40%左右，優(yōu)于黃豆餅粉但劣于蛋白胨，本發(fā)明將公 布優(yōu)化技術(shù)，進一步提高蛋白含量，達到45%以上，并將微生物發(fā)酵處理后的高蛋白菌粉， 用于防霉菌劑制備中部分替代蛋白胨(通常蛋白含量高達80%以上)原料，以改進前期的防 霉菌劑生產(chǎn)方法（CN102783502B，一種竹材和竹制品專用防霉菌劑的制備及其應用）和 (CN104388351A，一種天然的無色生物防霉防腐菌劑的制備方法），降低主要原料蛋白胨的 用量，探索微生物發(fā)酵處理后的抗生素菌渣用于防霉菌劑制備的新技術(shù)，既節(jié)約防霉菌劑 生產(chǎn)成本，又提高抗生素菌渣無害處理和資源化應用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 我國是全球抗生素的主要生產(chǎn)國，約占全球總產(chǎn)量的70%左右，每年產(chǎn)生一百多 萬噸的菌渣需要處理，這些抗生素菌渣經(jīng)過預處理后，接入微生物多菌種復合發(fā)酵，完全或 基本去除其中殘余的抗生素，轉(zhuǎn)化成清香的高蛋白原料，可代替黃豆餅粉、蛋白胨、酵母粉 (膏)等發(fā)酵原料，用于微生物發(fā)酵產(chǎn)品制造。為此，本發(fā)明的目的是提供一種利用抗生素菌 渣，添加多種微生物，經(jīng)固體發(fā)酵后制成高蛋白菌粉，菌粉的蛋白含量超過45%，用以替代 蛋白胨制備防霉菌劑。
[0005] 為實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案如下： 1、抗生素菌渣固體發(fā)酵菌種制備 每100重量份新鮮的抗生素菌渣，添加 1~5重量份葡萄糖和3~10重量份玉米粉，加適 量水混勻，混勻后總含水量45 %~60 % ;接入1重量份混合微生物菌種，培養(yǎng)60~90hr，制成 固體發(fā)酵菌種。
[0006] 所述的抗生素菌渣是指多粘菌素菌渣、鏈霉素菌渣、土霉素菌渣、螺旋霉素菌渣或 卡那霉素菌渣。
[0007] 所述的混合微生物菌種，是指污水菌（Aquami crob ium sp .)、乳鏈球菌 (Streptoceus Iucti )、乳桿菌（Lactobacillus acidophilus)、醋酸菌（Acetobac ter SP.)、枯草芽抱桿菌(Bacillus subtilis)、地衣芽抱桿菌(Bacillus licheniformis)、白 地霉（Geotrichum candidum)、根霉（Rhizopus oryzae)、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae)和安琪活性酵母(Saccharomyces cerevisiae)任意比例的混合。混合微生物 菌種中不同菌種分別負責降解去除抗生素殘留、溶解菌渣釋放營養(yǎng)、維持良好的菌渣處理 的理化環(huán)境和合成蛋白質(zhì)，以及增香、抗污染等功能。
[0008] 所述的混合微生物菌種均購置于中國典型培養(yǎng)物保藏中心。安琪活性酵母為安琪 酵母股份有限公司產(chǎn)品。
[0009] 2、殘余抗生素的消除 將上述所制備的固體發(fā)酵菌種和含水量為45%~60%的新鮮抗生素菌渣按1~10:100 的重量份比例混合，發(fā)酵72-96hr，獲得高蛋白的發(fā)酵產(chǎn)物。
[0010]所述的發(fā)酵72-96hr，其中發(fā)酵前48hr通如潔凈的空氣，并每天翻動2~5次，發(fā)酵 48hr后轉(zhuǎn)入?yún)挌獍l(fā)酵。
[0011] 本步驟中所述的發(fā)酵，其溫度為25°C~50°C、相對濕度為40%~80%。
[0012]經(jīng)HPLC和杯碟法檢測，高蛋白的發(fā)酵產(chǎn)物中殘余的抗生素分子完全降解。發(fā)酵過 程不需其他原料，成本非常低廉。
[0013] 3、制備高蛋白菌粉 上述發(fā)酵產(chǎn)物經(jīng)l〇5°C烘干、研磨粉碎、60目過篩后獲得高蛋白菌粉。高蛋白菌粉中蛋 白質(zhì)含量超過45%，優(yōu)于很多動植物蛋白源，此外還含有豐富的礦物質(zhì)和維生素。
[0014] 4、高蛋白菌粉替換蛋白胨制備防霉菌劑 將高蛋白菌粉以蛋白胨10%~50%的重量份進行替換，發(fā)酵制備得到低成本的防霉菌 劑。
[0015] 如上所述的發(fā)酵制備防霉菌劑為公開的技術(shù)。具體為蔗糖10g，蛋白胨10g，氯化鈉 IOg，自來水1000ml，用HCl調(diào)節(jié)pH至4.0左右，加熱煮沸10~30min，然后添加培養(yǎng)基其他成 分發(fā)酵值制備防霉菌劑。
[0016] 表1是高蛋白菌粉代替蛋白胨所制備防霉菌劑的活性對照。
[0017] 表1:
如上表所示，當高蛋白菌粉替換10 %~30 %重量份蛋白胨時，所制備的防霉菌劑品質(zhì) 不受影響。當高蛋白菌粉替換40%~50%重量份蛋白胨時，所制備的防霉菌劑品質(zhì)仍然符 合防霉使用的要求。
[0018] 有益效果 本發(fā)明是一種低成本高效益的抗生素菌渣處理和資源化應用方法，采用污水菌、乳鏈 球菌、乳桿菌、醋酸菌、啤酒酵母、面包酵母等多種抗生素降解和富集蛋白質(zhì)的菌種固體發(fā) 酵，不僅可消除抗生素殘留，制成的高蛋白菌粉含蛋白量大為提高，高達45%以上，可用于 防霉菌劑生產(chǎn)中部分代替較貴的原材料蛋白胨，可以替代30~50%的蛋白胨原料，極大降 低防霉菌劑的生產(chǎn)成本，具有良好的環(huán)境和經(jīng)濟效益。
【具體實施方式】
[0019] 實施例1 多粘菌素菌渣高蛋白菌粉制備及防霉菌劑發(fā)酵中應用 1、多粘菌素菌渣固體發(fā)酵菌種制備 取新鮮多粘菌素菌渣l〇〇〇g、添加 20g葡萄糖和50g玉米粉，加入水混勻，接入混合微生 物菌種IOg，混勻后總含水量為50%，發(fā)酵80hr，制成固體發(fā)酵菌種。
[0020] 2、多粘菌素菌渣中殘余抗生素消除 將上述制備的固體發(fā)酵菌種和含水量為50%的新鮮多粘菌素菌渣按重量比5:100的比 例混合，發(fā)酵96hr，發(fā)酵溫度控制33°C，空氣濕度75%。發(fā)酵過程中前48hr通氣，且每天翻動 兩次，發(fā)酵48hr后轉(zhuǎn)入?yún)挌獍l(fā)酵，獲得高蛋白的多粘菌素發(fā)酵菌渣。
[0021]經(jīng)HPLC和杯碟法檢測，多粘菌素發(fā)酵菌渣中殘余的多粘菌素已完全降解。
[0022] 3、制備高蛋白菌粉 將上述得到的高蛋白的多粘菌素發(fā)酵菌渣于l〇5°C烘干、研磨粉碎、60目過篩，得到高 蛋白菌粉。高蛋白菌粉中蛋白質(zhì)含量達到52.6%，優(yōu)于很多動植物蛋白源，此外還含有豐富 的礦物質(zhì)和維生素。
[0023] 4、高蛋白菌粉替換蛋白胨制備防霉菌劑 將高蛋白菌粉代替防霉菌劑發(fā)酵配方中30%的蛋白胨，發(fā)酵制備得到低成本的防霉菌 劑。所制備的防霉菌劑品質(zhì)和活性與單純采用蛋白胨的完全相同。即防霉菌劑制備中原配 方:鹿糖IOg，蛋白胨IOg，氯化鈉 IOg，自來水1000 ml;高蛋白菌粉代替后新的配方:鹿糖IOg， 蛋白胨7g，高蛋白菌粉3g，氯化鈉 IOg，自來水1000 ml。
[0024] 本實施例所述的新鮮的多粘菌素菌渣由福建浦城綠康生化有限公司提供。
[0025] 本實施例所述的混合微生物菌種均購置于中國典型培養(yǎng)物保藏中心。
[0026] 實施例2 鏈霉素菌渣高蛋白菌粉制備及防霉菌劑發(fā)酵中應用 1、鏈霉素菌渣固體發(fā)酵菌種制備 取含水量60%的新鮮鏈霉素菌渣1000g、添加30g葡萄糖和70g玉米粉，加入水混勻，接 入混合微生物菌種I Og，混勻制成總含水量為60 %混合物，發(fā)酵90hr，制成固體發(fā)酵菌種。 [0027] 2