公布日：2023.11.24
申請日：2023.08.22
分類號：C12N1/14(2006.01)I;C12N9/42(2006.01)I;C12R1/885(2006.01)N
摘要
本發明提供一種含蘋果酸膜濃相廢水的培養基，包括碳源、氮源、無機鹽和溶劑；其中，所述溶劑為水和蘋果酸膜濃相廢水的混合液。該培養基使得纖維素酶的發酵既縮短了發酵周期，提高了產酶量，又節省了污水處理成本，減小了環保壓力，達到了變廢為寶的效果，具有重要的環境效益和經濟效益。
權利要求書
1.一種含蘋果酸膜濃相廢水的培養基，包括碳源、氮源、無機鹽和溶劑；其中，所述溶劑為水和蘋果酸膜濃相廢水的混合液；優選地，所述蘋果酸膜濃相廢水和水的體積比例(v/v)范圍為1:(1.1～1:5)。
2.根據權利要求1所述的培養基，其特征在于，所述蘋果酸膜濃相廢水是發酵法生產蘋果酸，在蘋果酸提取過程中通過納濾膜將蘋果酸透出后殘留下的濃相產生的。
3.根據權利要求1所述的培養基，其特征在于，所述蘋果酸膜濃相廢水中蘋果酸2.5～4.5％，丁二酸0.5～1.5％，總氮0.1～0.5％，總糖1～5％。
4.根據權利要求1-3任一項所述的培養基，其特征在于，所述碳源為糖類、淀粉或纖維素和碳氫化合物中的一種或任意組合；優選地，所述碳源為糖類；優選地，所述碳源為葡萄糖。
5.根據權利要求1-3任一項所述的培養基，其特征在于，所述氮源為有機氮源和/或無機氮源；優選地，所述無機氮源為銨鹽、硝酸鹽和氨水中的一種或任意組合；所述有機氮源為花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、蛋白胨、麩皮、廢菌絲體中的一種或任意組合；優選地，所述氮源為玉米漿和硫酸銨。
6.根據權利要求1-3任一項所述的培養基，其特征在于，所述無機鹽為硫酸鎂、氯化鈣、磷酸二氫鉀、硫酸鐵、硫酸鎂、硫酸鋅、硫酸錳和氯化鈷中地一種或任意組合。
7.根據權利要求1所述的培養基，其特征在于，所述培養基包括：碳源15-30份，氮源10-40份，無機鹽3-10份。
8.根據權利要求1所述的培養基，其特征在于，所述培養基(g/L)中，葡萄糖為15～30，玉米漿為10～30，(NH4)2SO4為3～6，MgSO4·7H2O為0.8，CaCl2為0.3，KH2PO4為3～7，FeSO4·7H2O為0.002～0.01，MnSO4·H2O為0.001～0.005，ZnSO4·7H2O為0.001～0.01，CoCl2·6H2O為0.002～0.01。
9.一種纖維素酶的發酵方法，其中，發酵培養基和/或補料糖所用溶劑為所述溶劑為水和蘋果酸膜濃相廢水的混合液。
10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，包括：將搖瓶種子接入發酵罐，發酵過程中控制pH4.5；通過流加補料糖控制殘還原糖；補料糖含有：葡萄糖和乳糖；優選地，按10％接種量將搖瓶種子接入發酵罐，發酵過程中通過流加氨水控制pH4.5，當初始糖降至0.5g/L后，通過流加補料糖控制殘還原糖0.2～0.5g/L；補料糖含有：10～30％葡萄糖，1.5～5％乳糖；優選地，起始裝液量30-50％，發酵溫度25-35℃，罐壓0.03～0.08MPa，通風比0.8vvm，攪拌轉速150～600rpm，全程提轉速和罐壓控制溶氧30～60％。
發明內容
本發明提供了一種含蘋果酸膜濃相廢水的培養基，在產纖維素酶的底物培養基及補料培養基中，利用蘋果酸膜濃相廢水替代部分自來水作為溶劑，既縮短了發酵周期，提高了產酶量，又節省了污水處理成本，減小了環保壓力，達到了變廢為寶的效果，具有重要的環境效益和經濟效益。
具體的，本發明提供了一種含蘋果酸膜濃相廢水的培養基，包括碳源、氮源、無機鹽和溶劑；其中，所述溶劑為水和蘋果酸膜濃相廢水的混合液。
優選地，所述蘋果酸膜濃相廢水和水的體積比例范圍為1:1.1～1:5。
優選地，所述蘋果酸膜濃相廢水和水的體積比例范圍為1:1.2～1:5。
優選地，所述蘋果酸膜濃相廢水和水的體積比例范圍為1:1.2～1:4。
優選地，所述蘋果酸膜濃相廢水和水的體積比例范圍為1:2.5～1:3.5。
在一些實施例中，所述蘋果酸膜濃相廢水是發酵法生產蘋果酸，在蘋果酸提取過程中通過納濾膜將蘋果酸透出后殘留下的濃相產生的。
在一些實施例中，所述蘋果酸膜濃相廢水中蘋果酸2.5～4.5％，丁二酸0.5～1.5％，總氮0.1～0.5％，總糖1～5％。
在一些實施例中，所述蘋果酸膜濃相廢水中蘋果酸3.18％，丁二酸0.92％，總氮0.29％，總糖3.8％。
在一些實施例中，所述碳源為糖類、淀粉或纖維素中的一種或任意組合；優選地，所述碳源為糖類；優選地，所述碳源為葡萄糖。
在一些實施例中，所述氮源為有機氮源和/或無機氮源；優選地，所述無機氮源為銨鹽、硝酸鹽和氨水中的一種或任意組合；所述有機氮源為花生餅粉、黃豆餅粉、棉子餅粉、玉米漿、酵母粉、魚粉、蠶蛹粉、蛋白胨、麩皮、廢菌絲體中的一種或任意組合；優選地，所述氮源為玉米漿和硫酸銨。
在一些實施例中，所述無機鹽為硫酸鎂、氯化鈣、磷酸二氫鉀、硫酸鐵、硫酸鎂、硫酸鋅、硫酸錳和氯化鈷中地一種或任意組合。
在一些實施例中，所述培養基包括：碳源15-30份，氮源10-40份，無機鹽3-10份。
在一些實施例中，所述培養基(g/L)中，葡萄糖為15～30，玉米漿為10～30，(NH4)2SO4為3～6，MgSO4·7H2O為0.8，CaCl2為0.3，KH2PO4為3～7，FeSO4·7H2O為0.002～0.01，MnSO4·H2O為0.001～0.005，ZnSO4·7H2O為0.001～0.01，CoCl2·6H2O為0.002～0.01。
在一些實施例中，所述培養基(g/L)中，葡萄糖為20，玉米漿為15，(NH4)2SO4為4，MgSO4·7H2O為0.8，CaCl2為0.3，KH2PO4為5，FeSO4·7H2O為0.003，MnSO4·H2O為0.0012，ZnSO4·7H2O為0.0014，CoCl2·6H2O為0.0022。
本發明還提供一種纖維素酶的發酵方法，其中，發酵培養基和/或補料糖所用溶劑為所述溶劑為水和蘋果酸膜濃相廢水的混合液。
在一些實施例中，所述發酵方法包括：將搖瓶種子接入發酵罐，發酵過程中控制pH4.5；通過流加補料糖控制殘還原糖；補料糖含有：葡萄糖和乳糖。
優選地，按10％接種量將搖瓶種子接入發酵罐，發酵過程中通過流加氨水控制pH4.5，當初始糖降至0.5g/L后，通過流加補料糖控制殘還原糖0.2～0.5g/L；補料糖含有：10～30％葡萄糖，1.5～5％乳糖；優選地，補料糖含有：50％葡萄糖，2％乳糖。
優選地，起始裝液量30-50％，發酵溫度25-35℃，罐壓0.03～0.08MPa，通風比0.8vvm，攪拌轉速150～600rpm，全程提轉速和罐壓控制溶氧30～60％。
有益效果
相比現有技術，本發明的某一個實施例具有至少一個以下的有益效果：
本發明通過在發酵培養基和/或補料糖所用溶劑中加入蘋果酸膜濃相廢水，使得發酵周期縮短，獲得的纖維素濾紙酶活力增加，綜合產酶速率增加，并且通過變廢為寶，節省了污水處理成本，減小了環保壓力，具有重要的環境效益和經濟效益。
術語說明
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
在下面的內容中，無論是否使用“大約”或“約”等字眼，所有在此公開了的數字均為近似值。每一個數字的數值有可能會出現1％、2％、5％、7％、8％、10％、15％或20％等差異。每當公開一個具有N值的數字時，任何具有N+/-1％,N+/-2％,N+/-3％,N+/-5％,N+/-7％,N+/-8％,N+/-10％,N+/-15％orN+/-20％值的數字會被明確地公開,其中“+/-”是指加或減。
（發明人：穆曉玲;秦晴;劉安東;葛嚴峰;張淵）
