[发明专利]一种发酵制备氨基酸碳酸盐的方法

说明书

本发明公开了一种发酵制备氨基酸碳酸盐的方法，在碳源和氮源存在下，利用菌株发酵制备含有氨基酸碳酸盐的发酵液。所述的氮源为碳酸铵、碳酸氢氨和尿素中的任意一种或者几种的组合，并采用流加氮源的方式进行发酵。本发明方法整个过程实现固废零排放，减少原辅料消耗，简化提取工艺，降低生产成本，且不影响氨基酸的生产能力。

技术领域

本发明属于生物发酵技术领域，具体地说，涉及一种发酵制备氨基酸碳酸盐的生产方法。

背景技术

氨基酸是含氨基和羧基的一类有机化合物的统称，是构成蛋白质大分子的基础结构，几乎一切生命活动都与之有关。氨基酸在饲料、食品、医药工业以及人类健康、保健、化妆品行业等方面发挥着越来越广泛的作用。发酵产品中诸如赖氨酸、谷氨酸等是以玉米淀粉或淀粉糖为原料经发酵法制得，是玉米淀粉产业链上增值较大的产品。我国氨基酸需求量较大的氨基酸有谷氨酸、赖氨酸、苏氨酸、蛋氨酸和色氨酸等。

其中，赖氨酸是谷物中最缺乏的氨基酸，因此，一般来说它是第一限制性氨基酸，是限制猪、肉禽蛋白质沉积的主要氨基酸。工业生产的赖氨酸发挥着以下作用：(1)补充动物赖氨酸需要的不足；(2)改善饲料氨基酸的平衡，提高动物的生长速度；(3)改善谷物饲料的营养价值，降低动物饲粮蛋白质含量，配制低蛋白质日粮。近几年我国赖氨酸产能高速增长，2011年以来我国成为世界最大的赖氨酸生产国。谷氨酸是目前我国生产量最大的氨基酸品种，主要以谷氨酸钠(商品名味精)的形式为食品增鲜剂存在。国内苏氨酸主要使用在高档乳猪饲料中，常添加到未成年仔猪和家禽的饲料中，是猪饲料的第二限制氨基酸和家禽饲料的第三限制氨基酸，国内苏氨酸需求量已超过2万吨。蛋氨酸由于无法在动物体内合成，需从食物中摄取，将它加入饲料中，可以促进禽畜生长、增加瘦肉量和缩短饲养周期。色氨酸是人体重要的神经递质，5-羟色胺的前体，可用作烟酸缺乏症(糙皮病)治疗药，作为安神药，调节精神节律、改善睡眠。

但是传统发酵以硫酸铵，或者氯化铵为氨基酸合成的氮源，形成的氨基酸盐易造成环境污染。具体来讲，硫酸根可以与环境中的许多金属离子结合成稳定的硫酸盐，大气中的硫酸盐形成气溶对材料有腐蚀破坏作用，危害动植物健康，而且可以起到催化作用，加重硫酸雾毒性。硫酸盐随雨水降落，是地面水和土壤中硫酸盐的重要来源，饮用水中硫酸盐含量过多可使人腹泻。扩散到水体底部沉积层的硫酸盐，由沉积层的厌氧环境导致其在还原菌的作用下可转化为S^2-，形成的含硫化合物有很强的毒性，危害动植物生存环境，除了导致水发臭外，对混凝土和金属都有侵蚀破坏作用。盐酸盐的首要危害表现在对钢铁管道的腐蚀上，使管道的耐久性受到影响；此外，高浓度的含氯废水如不加治理直接排入江河，会破坏水体的自然生态平衡，使水质恶化，导致渔业生产、水产养殖和淡水资源的破坏，严重时还会影响地下水和饮用水源；当水中的氯离子达到一定浓度时，常常与对应的阳离子(钠、镁、钙离子)共同作用，使水发生不同的味觉变化，水质也会产生感官性恶化。

因此，开发绿色环保的氨基酸发酵工艺是发酵企业亟需解决的关键问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术中氨基酸发酵工艺的清洁度低，酸碱消耗量大，尤其是产生大量难处理的液废与固废，成本高等缺陷，提供一种绿色环保的发酵制备氨基酸的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种发酵制备氨基酸碳酸盐的方法，在碳源和氮源存在下，利用菌株发酵制备含有氨基酸碳酸盐的发酵液。

其中，待初始培养液的氮源即将耗尽，通过控制补加氮源的流加速率，维持发酵液中的氮元素的浓度为0.1～10g/L，优选为0.1～2g/L。初始培养液的氮源含量为18～40g/L，优选为20～35g/L。初始培养液中氮源的种类没有特殊要求，以适合培养菌株为目标，优选氮源是蛋白胨、酵母抽提物、硫酸铵、碳酸氢铵和尿素。补加氮源优选为补加碳酸铵、碳酸氢氨和尿素中的任意一种或者几种的组合。