[发明专利]一种利用木质纤维素原料生产谷氨酸的方法

说明书

本发明涉及一种利用木质纤维素原料生产谷氨酸的方法，具体步骤为：(1)对木质纤维素原料进行预处理；(2)利用液体培养基培养谷氨酸生产菌并收获细胞；(3)利用分别糖化与发酵的方式生产谷氨酸，或者利用同步糖化与发酵的方式生产谷氨酸；(4)将步骤(3)得到的谷氨酸发酵液通过固液分离、浓缩、析晶、中和、精制等工序制备谷氨酸钠。本发明的优点：以木质纤维素原料代替传统的粮食如淀粉质和糖质原料进行谷氨酸生产，有效降低谷氨酸的生产成本；同时，为农林废弃物的处理提供有效途径，为环境治理和交通安全提供保障。

【技术领域】

本发明涉及生物基化学品的生物制造和生物炼制领域，具体地说，是玉米秸秆等木质纤维素原料经过糖化与发酵生产谷氨酸的方法。

【背景技术】

谷氨酸是世界上应用最广，产量最大的氨基酸，可广泛应用于食品、医药、化工和农业生产中。谷氨酸是生产味精的主要原料，国内外早已应用于工业化生产，生产技术相对成熟，目前的研究主要聚焦于节能降耗、提高收率、降低产品成本等方面。目前我国谷氨酸年产量已超过200万吨，主要用于调味品生产，而随着在化工、医药和保健食品领域需求量的增加，谷氨酸行业的发展空间还很大。玉米和糖蜜等淀粉和糖质原料是谷氨酸传统生产中的主要原料，为了满足日益增长的谷氨酸需求，而导致的粮食深加工企业规模的扩大势必引起粮食价格的大幅增加，即“与人争粮”的问题。因此，寻求价格低廉、来源广泛的谷氨酸生产原料，对于谷氨酸行业的健康发展具有十分重要的意义。

木质纤维素原料主要来源于农林业废弃物，纤维素含量丰富，价格低廉。但是由于缺乏合理的利用模式，这些木质纤维素原料通常被就地焚烧，造成了巨大的环境污染和交通安全。因此，利用储量丰富、价格低廉的木质纤维素原料，采用生物发酵的方法生产谷氨酸具有广阔的前景。

利用木质纤维素原料生产谷氨酸，一般包括原料预处理，抑制物脱除，酶水解，发酵和产品分离等工序。因为以木质纤维素为基质发酵生产谷氨酸存在许多技术难点，相关的研究和报道较少，目前的研究主要集中在利用代谢过程的手段构建可以利用多种碳源的谷氨酸发酵微生物。如Vipin Gopinath 等人(Appl Microbiol Biotechnol，2011，92,985-996)利用能同时利用葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的重组型Corynebacterium glutamicum，以葡萄糖、木糖、阿拉伯糖总浓度为42g／1的稻杆水解液经100h发酵生产了14g／1谷氨酸。Takeyuki Tsuchidate等(Appl Microbiol Biotechnol，2011，90，895-901)利用能分泌葡聚糖内切酶的重组谷氨酸棒杆菌以15gβ-葡聚糖为底物，发酵72h，产生178mg／1谷氨酸。本发明提供了一种以真实的木质纤维素物料为基质，利用一株具有高抑制物耐受性的谷氨酸棒杆菌，直接发酵玉米秸秆水解液生产谷氨酸的方法。

【发明内容】

本发明目的在于拓展工业用谷氨酸生产的原料，提供一种利用价格低廉、资源丰富的木质纤维素为原料生产谷氨酸的方法。

本发明的构思：以木质纤维素为原料生产谷氨酸，具体地说是首先对木质纤维素原料进行预处理；然后对谷氨酸生产菌谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum B460(购自上海市工业微生物研究所菌种保藏中心)进行液体培养；将培养好的谷氨酸棒杆菌C.glutamicum B460接入木质纤维素原料的酶解液，在30℃、pH7、200rpm的条件下进行谷氨酸的发酵生产；或者将培养好的谷氨酸棒杆菌C. glutamicum B460接入一定固体含量的木质纤维素体系中，加入纤维素酶和营养盐，在通气条件下进行同步糖化与发酵生产谷氨酸。C.glutamicum B460对木质纤维素衍生的抑制物具有较高的耐受性，因此可实现直接利用未脱毒的木质纤维素水解液的谷氨酸发酵。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种利用木质纤维素原料生产谷氨酸的方法，其具体步骤为，

(1)极低水用量的木质纤维素原料高温稀酸预处理：