[发明专利]利用微生物发酵废弃细胞实现氮源循环利用的方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种利用微生物发酵废弃细胞实现氮源循环利用的方法，具体是指 将发酵废弃细胞水解后作为氮源再次用于发酵以实现微生物发酵中氮源循环利用的方 法，属于发酵工程领域。

背景技术

在利用微生物进行发酵生产的过程中，有机氮源作为原料中的主要成分对微生物的 生长代谢起到了至关重要的作用。大部分氮源参与微生物细胞的合成，小部分则残留在 发酵液中。发酵工业中，通常选择容易被微生物利用的有机氮源，例如酵母粉、蛋白胨 或玉米浆等，这些氮源虽然能在最大程度上保证产物的产量及生产效率，然而却价格昂 贵。有研究证明，废啤酒酵母、豆粕粉等物质也可作为廉价的有机氮源被细胞利用。

整个发酵过程中，随着细胞活力的降低，发酵也随即终止，细胞便作为废弃物被排 放。然而细胞是一个有机体，其体内含有丰富的氨基酸和维生素，是微生物生长代谢所 必需的物质。可见若能将废弃细胞作为氮源再次用于微生物发酵，则可以减少酵母粉、 蛋白胨等昂贵氮源的使用量，并能实现发酵过程中氮源的循环利用，这样既降低了产品 生产成本又减轻了废弃物处理的负担，达到了绿色、环保、节能的社会效益。目前有关 废弃细胞的处理多集中在废酵母细胞的综合利用，微生物细胞的灭活处理以及利用废弃 微生物治理污水等方面。

发明内容

本发明的技术目的是将废弃细胞水解后作为氮源用于微生物的发酵，达到减少酵母 粉、蛋白胨等昂贵氮源的使用量，并实现发酵过程中氮源的循环利用的目的，使得本发 明的技术方案既能降低产品生产成本，又能减轻废弃物处理的负担，达到绿色、环保、 节能的社会效益。

本发明提出的技术方案为：

一种利用微生物发酵废弃细胞实现氮源循环利用的方法，其特征在于包括以下步 骤：

(1)废弃细胞的预处理；

(2)细胞水解液的制备；

(3)将细胞水解液作为氮源配制成微生物发酵培养基进行发酵生产。

本发明所述的废弃细胞可以是发酵工业中所有利用微生物进行发酵生产结束后的 菌体细胞，优选发酵制备乳酸、丁二酸、乙醇等所得的废弃细胞；

本发明所述的步骤(1)是指将发酵液采用包括过滤、沉降、沉淀或离心处理后， 经过生理盐水或纯水洗涤后得到预处理后的废弃细胞；

本发明所述的步骤(2)是指采用包括超声破碎、盐溶、酶水解或酸水解制得细胞 破碎液后，再经离心得到上清液；

本发明所述的步骤(3)是指根据微生物发酵所需的总氮含量加入与之总氮含量相 等的细胞水解液，再进行微生物发酵生产；

本发明所述的步骤(3)还可以包括将细胞水解液与其他营养物质联用步骤，是指 以细胞水解液实现氮源循环利用的能力达到极限时，选择与少量酵母粉、玉米浆、豆粕 粉等其他现有的所有可用于作为发酵培养基的氮源联合使用，以达到最佳发酵效果。

本发明的有益效果在于：

本发明所述的方法，将水解废弃细胞后制备的发酵培养基与对应不同氮源种类，但 总氮含量相同，且除氮源以外其他微量元素和营养成分完全相同的常规培养基在完全相 同的发酵条件下进行微生物发酵，证明使用该方法配制的培养基完全能达到相同的产物 产量和效果，并且使部分氮源得以回收，实现其循环利用。

此外，通过本发明提供的利用发酵废弃细胞制得的细胞水解液作为氮源进行微生物 的发酵生产，不仅可以减少酵母粉、蛋白胨等昂贵氮源的使用量，还能实现发酵过程中 氮源的循环利用，这既降低了产品生产成本又减轻了废弃物处理的负担，达到了绿色、 环保、节能的社会效益。

具体实施方式

以下实施例对本发明做了详细说明，但对本发明的应用并无限制。

实施例1

本实施例在生物法制备丁二酸的过程中实现氮源的循环利用。首先以10g/L酵母粉 为氮源进行厌氧发酵制备丁二酸，菌种为Actinobacillus succinogenes NH113(CGMCC 1716)，具体培养方法按照《食品与发酵工业》，2007，33(6)：1～5中提供的培养方法。 发酵结束后的废弃细胞经过离心、生理盐水洗涤后称重并测定其总氮含量，备用。

本实施例中所采用的总氮含量测定方法为凯氏定氮法。

表1单批发酵制备丁二酸中总氮的回收情况