发酵法L-苏氨酸生产研究

摘要 L-苏氨酸是一种重要的工业原料,它作为食品及饲料添加剂广泛应用于饲料、保健食品和医药工业。本文介绍了发酵法生产L-苏氨酸的详细工艺,并对工艺流程的进行了的介绍,同时也对生产成本进行了分析。本文对于L-苏氨酸发酵生产有很好的指导作用。

关键词 L-苏氨酸;发酵;流程;成本

中图分类号O6 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)25-0114-02

1 苏氨酸市场需求情况

L-苏氨酸是人体必需的氨基酸之一,人体自身不能合成,必需从食物中摄取,它作为食品及饲料添加剂广泛应用于饲料、保健食品和医药工业。近年来,苏氨酸生产增长迅速;使用植物型饲料,成畜必须添加赖氨酸和苏氨酸。目前全世界苏氨酸的需求量不应低于8万t/年,缺口较大,且每年将以10%~12%的速度递增。在医药方面,苏氨酸是氨基酸大输液的主要成分之一。常用于手术前后、创伤、烧伤、骨折、营养不良、慢性消耗性疾病等的辅助治疗,是临床用量很大的品种。

发酵法生产苏氨酸,其优点是可利用廉价的葡萄糖原料直接生产产品,菌种特性专一,发酵液中几乎不含其它氨基酸,提纯后产品质量好,成本低,易于大规模生产。选择具有国际先进水平高产酸、高转化率基因工程菌种,生产苏氨酸,不但附加值更高,而且能够发挥氨基酸发酵企业自身的优势,改变氨基酸发酵企业产品单一,利润较薄的状况。

2 发酵法L-苏氨酸生产工艺情况

以淀粉为原料,经液化、糖化制得高质量糖液,既而经苏氨酸基因工程菌通过种子罐、发酵罐发酵、发酵结束的苏氨酸发酵液膜过滤后的清液经脱色、浓缩、结晶、干燥、包装得到L-苏氨酸产品;膜过滤后的滤渣经浓缩、喷雾造粒、筛分、干燥、包装得L-苏氨酸菌体饲料蛋白产品。苏氨酸发酵菌种可采用国外具有世界领先水平高产酸、高转化率菌种。

3 发酵法L-苏氨酸技术特点

发酵法L-苏氨酸生产可采用国内外发展成熟的先进技术,使L-苏氨酸生产工艺达到更高水平。

1)制糖可采用美国高效喷射液化技术和复合酶糖化技术,提高淀粉―糖的转化率和DE值,降低生产成本;

2)发酵可采用先进的培养基连消技术,高精度空气膜滤技术,采用高糖流加技术,全面采用自控技术,严格控制发酵参数在理论范围,确保发酵指标;

3)可采用先进的膜分离技术,去除发酵液中L-苏氨酸菌体及部分蛋白质,以利提高提取收得率和L-苏氨酸质量,同时L-苏氨酸菌体及蛋白生产L-苏氨酸菌体饲料蛋白产品,有利于降低生产成本;

4)普遍采用热偶联、二次蒸汽多次利用、用蒸汽泵进行真空冷却、高压蒸汽拖动空压机组、水多次利用、中水回用等节能措施,省汽省电省水。从而获得良好的节能效果,大幅度降低产品成本;

5)采用国际先进的真空连续结晶工艺,确保结晶工艺控制点的稳定运行,L-苏氨酸的结晶收率大为提高,晶型整齐,外观漂亮,提高了产品档次;

6)采用先进的污水处理及回用方法,彻底消除废水污染,而且资源得以充分利用,做到清洁生产。

4 发酵法L-苏氨酸生产工艺关键过程介绍

4.1发酵菌种的选择

可采用大肠杆菌作为基因工程菌,将苏氨酸质粒整合到大肠杆菌染色体的操纵子上,构建新型的整合工程菌,进而解除反馈抑制,使代谢途径向产苏氨酸的方向进行。筛选能在较低的溶氧条件下和较短的发酵培养时间内有较高的产酸和转化率的优良工程菌。重组工程菌的细胞呼吸强度、能量代谢、最高菌浓和细胞干重均需明显优于比照菌株,表达质粒能维持较好的稳定性。

4.2 选用廉价发酵原料

根据本地条件,结合实际情况,可选用合适的碳源和氮源。采用淀粉糖作为主要的碳源,玉米浆作为底料的氮源,玉米浆除能提供必需的氮源外还含有利于产酸的有益生长因子,同时辅以适量的无机盐和其他微量元素。

4.3 发酵工艺流程

斜面种子摇瓶种子一级种子罐主罐

从摇瓶到一级罐最佳接种量为0.05%,从一级种子罐到主罐最佳接种量为10%左右,根据一级罐和主罐的体积接种量可适当调整。

4.4 发酵条件及控制

苏氨酸发酵过程中产大量的热,控制发酵温度37℃;控制最佳PH6.7~7.0,确保菌种生长和产酸。苏氨酸发酵为耗氧发酵,溶氧的多少直接影响着代谢的方向,进而影响产酸和转化率,过程中必须控制溶氧大于20%;改良培养基配方和控制条件,减少菌种对溶解氧需求;定期环境消毒,控制排污,控制活菌的排放,定期清理空气过滤系统,减少染菌机率。

4.5 精制条件及控制

发酵液的质量高低决定着精制收率与产品质量,同时发酵液必须先经过加热、调酸处理,然后经过陶瓷膜过滤,除去菌丝体,大分子色素,杂质等;同时料液需经过活性炭进一步脱色与纯化;结晶过程中要做到结晶浓度、结晶速度、颗粒大小的控制;采用先进的流化床技术使成品在颜色,水分,颗粒大小等有良好的控制。

5 发酵法L-苏氨酸成本分析与经济效益

5.1 产品方案

饲料级L-苏氨酸,L-苏氨酸菌体蛋白饲料。

5.2 产品成本估算

发酵法生产L-苏氨酸,淀粉单耗可控制在每吨苏氨酸2.378t左右,水、电、汽成本可控制每吨2 000元以内,生产饲料级L-苏氨酸生产成本可控制在10 000元/t左右(生产成本,不包括人员工资,设备折旧,销售管理等费用),当前的市场平均售价约为15 000元/t(含税),相比其他氨基酸产品利润要大,市场需求量大,发展前景更好。

参考文献

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