[发明专利]一种利用烟草废料生产菌体蛋白的方法

说明书

技术领域

本发明涉及废弃物资源化利用领域，特别是利用烟草废料生产菌体蛋白的方法。

背景技术

我国是烟草生产大国，每年有大量的烟草废弃物产生。烟草废料如废烟叶、烟梗、烟秸秆中富含蛋白质、糖类、木质素、纤维素、有机酸、果胶质等，氮、磷、钾素含量显著高于粮食作物秸秆，尤其是烟叶、烟梗中总氮达1.5～3％，总糖达10～20％、总钾达2～5％，是一宝贵的生物资源。我国烟草加工中每年产生的烟梗副产物就达数十万吨，由于不能有效利用，造成库存积压，给企业带来经济损失；或是采用焚烧、卫生填埋等方法销毁，造成资源浪费。

专利申请(申请号91103747.0)公开了一种烟草饲料的制备方法，采用烟秸秆等为原料，切碎后在常温下经多次浸渍、压榨，加人尿素、酒曲、红糖及中草药艾叶、木姜子、苍术、甘草等进行发酵后，再使发酵物烘干、粉碎后，按其营养成分配合成全价饲料，饲养畜禽。以烟草废料饲养畜禽，存在的主要问题是饲料适口性差、营养不易吸收，不易推广应用。

菌体蛋白如单细胞蛋白质(Single cell protein. SCP)，是指利用农副产品废料、工业废水、有机垃圾、石油烷烃类等作为培养基，培养微生物如酵母菌、真菌等获得的微生物菌体，然后经过净化干燥处理后制成产品。微生物菌体营养价值高，含有丰富的粗蛋白质、氨基酸、维生素和促生长因子，是一种具有较高营养价值的饲料蛋白质，目前已成为饲料工业蛋白质的重要来源之一。

目前生产菌体蛋白的原料主要是淀粉质类农产品、纤维素等可再生的植物资源，食品加工的下脚料、有机废水等，尚未见有利用烟草废料生产菌体蛋白的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用烟草废料生产菌体蛋白的方法，以充分利用烟草废料尤其是烟梗生物资源。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：一种利用烟草废料生产菌体蛋白的方法，是以烟草废料为主要原料，发酵生产菌体蛋白，包括以下步骤：

(1)制备烟草废料培养基；

(2)驯化、培养发酵菌种；

(3)菌体发酵；

(4)分离提取菌体蛋白。

本发明技术方案中利用烟草废料生产菌体蛋白的发酵工艺可采用多种，优选液态发酵工艺和固态发酵工艺。

采用液态发酵工艺利用烟草废料生产菌体蛋白包括以下操作步骤：

(1)烟草废料液体培养基的制备

将烟草废料原料打碎至0.2～5cm的粒度，如果原料粒度合适，则不必打碎；加入5～100倍重量的水，于20～100℃浸提0.5～36h，使可溶物充分溶出；然后固液分离，得到烟草废料的浸提液和固相烟草物料；固相烟草物料可进行二次或多级浸提，浸提液循环利用；残余固相烟草物料可用作固体培养基或另作它用；浸提液适量添加营养源，pH控制在4.0～9.0，制得烟草废料液体培养基，灭菌后备用；或将烟草废料原料打碎至粒度≤0.2cm的粉末状，加入5～100倍重量的水，适量添加营养源，pH控制在4.0～9.0，即为烟草废料液体培养基，灭菌后备用；

(2)发酵菌种的培养

斜面菌种的驯化：取步骤(1)所述烟草废料液体培养基置于三角瓶中，接入产菌体蛋白的斜面菌种，于20～40℃条件下培养12～150h，然后转接到相同的培养基中培养，照此方法连续转接3～5次，将获得的培养液稀释后涂布到预先制备的烟草浸提液固体培养基上，烟草浸提液固体培养基是由烟草废料液体培养基加1.9％的琼脂制成，然后于20～45℃条件下培养20～150h，挑取大菌落在同样的固体平板培养基上划线，挑选单菌落转接到固体斜面培养基，培养得到驯化菌株，保存备用；经驯化后的菌株对烟草废料培养基质产生高度适应性，发酵性能大幅提高；

发酵种子培养：取步骤(1)所述烟草废料液体培养基置于三角瓶中，接入经驯化的斜面菌种，于20～45℃下培养12～150h，得摇瓶种子液；根据生产规模，可进一步进行发酵种子的放大培养；

(3)菌体发酵

取步骤(1)所述烟草废料液体培养基于发酵装置中，接入质量分数为3％～15％的由所述步骤(2)制备的发酵种子液，于温度20～45℃发酵20～240h，得到以干重计菌体量为≥8g/L、菌体粗蛋白的质量分数为15％～55％的发酵液；

(4)分离提取菌体蛋白

将步骤(3)得到的发酵液沉淀、过滤或离心分离，经净化、干燥制得菌体蛋白产品。

采用固态发酵工艺利用烟草废料生产菌体蛋白包括以下操作步骤：

(1)烟草废料固体培养基的制备