[发明专利]一种利用食用菌菌渣固体发酵产γ-聚谷氨酸的方法

说明书

本发明公开了一种利用食用菌菌渣固体发酵产γ‑聚谷氨酸的方法，该方法包括如下步骤：(1)固体菌剂的制备：收集γ‑聚谷氨酸发酵液中的菌体，并与载体混合，干燥，即得固体菌剂；(2)固体发酵：将步骤(1)得到的固体菌剂接种到发酵培养基中，混合均匀，发酵制备γ‑聚谷氨酸；所述的发酵培养基由固体基质和外源添加物组成，所述的固体基质为食用菌菌渣与味精粕的混合物。与现有的固体发酵生产γ‑聚谷氨酸技术相比，本发明不仅能高效地生产γ‑聚谷氨酸，而且农业废弃物的利用大大降低了生产成本，同时也为这些废弃物的处理找到了新的出路，避免带来的环境污染问题。因此，本发明是一种高效率、低成本、绿色环保的生物反应过程，具有良好的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于微生物发酵技术领域，具体涉及到一种利用食用菌菌渣固体发酵高产γ-聚谷氨酸的方法。

背景技术

γ-聚谷氨酸(γ-poly-glutamic acid，简称γ-PGA)是谷氨酸单体以γ-羧基与α-氨基相缩合的一种聚氨基酸(结构如下)。分子量分布在100KDa到10000KDa之间。

γ-PGA的分子链上有大量的活性较高的游离侧链羧基，可在分子内部或分子之间形成氢键，具有极佳的生物可降解性、成膜性、成纤维性、可塑性、粘结性、保湿性等许多独特的理化和生物学特性，在注重环保、强调可持续发展的今天，γ-PGA及其衍生物有十分广阔的应用前景，可用于化妆品、食品、农业肥料、医药敷料、分散剂、螯合剂、建筑涂料、防尘等领域。

目前，国内外对γ-PGA的发酵生产工艺进行了广泛的研究，主要以微生物液体深层发酵生产为主，但仍然存在很多不足的地方和难以解决的问题：(1)、随着发酵的进行，发酵液粘度增大，限制了氧气的供应和质量的传递；(2)、发酵过程中产生大量泡沫，加重了控制难度和染菌的几率；(3)、原料成本昂贵，极大增加了γ-PGA的生产成本；(4)、水资源消耗严重，特别在水源紧缺的北方，使γ-PGA的大规模生产带来严重的阻碍。固体发酵是指在微生物以固体基质为载体，在没有或少量游离水的存在下进行的生物反应过程；与液体发酵相比，固体发酵展现出了巨大的优势，包括生产成本低、能源和水资源消耗少、设备要求简单，而且排放的废水少。沙长青等人利用纳豆杆菌，以大豆为原料固体发酵，能产生89.5g/kgγ-PGA(专利申请号：200410043690.5)；孙伟中等人利用农副产品固体发酵低成本生产γ-PGA的方法，产量达到100g/kg(专利公开号：CN 1908178A)；乔长昇等人发明了一种惰性吸附载体材料固态发酵生产γ-PGA的工艺，最高产量达到17.4g/L(专利公开号：CN101705260 A)。以上研究证明了γ-PGA的固体发酵生产时可行的，但是存在生产周期较长，生产效率低下，原料成本昂贵等问题；因此，一种成本低、效率高的固体发酵生产γ-PGA的方法亟待研究开发，这也将给γ-PGA的发酵工业带来全新的发展前景和应用平台！

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种原料成本低、能耗小、污染少、效率高的γ-PGA的固体发酵生产方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种利用食用菌菌渣固体发酵产γ-聚谷氨酸的方法，该方法包括如下步骤：

(1)固体菌剂的制备：将γ-聚谷氨酸生产菌经液体发酵后得到的发酵液进行处理(例如过滤或离心)，收集菌体，并与载体混合，干燥，即得固体菌剂；

(2)固体发酵：将步骤(1)得到的固体菌剂接种到固体发酵培养基中，混合均匀，继续进行固体发酵制备γ-聚谷氨酸；

所述的固体发酵培养基由固体基质和外源添加物组成，所述的固体基质为食用菌菌渣与味精粕的混合物。

其中，步骤(1)中，所述的菌体为B.subtilis PG-8，该菌株的保藏编号为CGMCCNO.6324。