粗淀粉一步法生产单细胞蛋白技术
专利汇可以提供粗淀粉一步法生产单细胞蛋白技术专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且粗 淀粉 一步法生产单细胞蛋白技术属于 微 生物 发酵 技术领域。本 发明 以薯类或玉米为原料，采用双菌株混合培养一步法发酵，经离心脱 水 、 喷雾干燥 生产单细胞蛋白。发酵周期28—32小时，平均干物浓度40g/升，成品对原料得率达50％， 粗蛋白 含量48—53％，其 质量 超过优级 饲料 酵母 的国家标准，营养价值相当或超过二级进口鱼粉。综合成本2400—2500元/吨。，下面是粗淀粉一步法生产单细胞蛋白技术专利的具体信息内容。
1、本发明属于生物发酵技术，其主要特征是：采用双菌株混合发酵，首先由f0172菌株把高浓度粗淀粉液逐步转化为单糖、双糖、麦芽糖等，而在同一个主发酵罐中的C2059菌株是一种蛋白含量高、耗糖低、生长速度快的酵母菌，它逐步利用f0172的转化物、培养基质中的氨源及f0172菌体等为其营养源，大量繁殖细胞，发酵最终，该菌体细胞占绝对优势，而f0172则全部消失。此时醪液中C2059干细胞浓度达到40g/升，连续发酵生产率达到2.5g/m3h，酵母对粗淀粉产率为50-52%，粗蛋白含量达到48-53%，必须氨基酸含量、组成和比例接近动物性蛋白，B族维生素含量丰富。产品可作为配合饲料或鱼虾饲料的主要蛋白源，饲养和养殖效果良好。本发明已在广东茂名火星制药厂及江西红星葡萄糖厂中试和扩大中试取得成功。
粗淀粉原料一步法生产SCP的工艺流程，包括分批发酵和连续发酵的生产方法、醪液中40g/升的干细胞浓度及其48-53%的粗蛋白含量指标，可作为SCP和药用酵母新的生产工艺，其效果优于Syaba流程，更优于酸水解二步法工艺。
构成本工艺流程的工程菌种f0172系本发明人从土壤残存的甘薯块中分离筛选而得，经过多年选育，生长速度快、糖化能力强，完成原料的糖化过程后，菌体可自然消失，经检验无毒、无害、无任何副作用，完全适应本工艺流程的工程用菌。
为使本工艺流程达到最佳的通气量，又能节省电能，采用溢流脉冲式发酵罐是目前最优选择，空气利用率比现行鼓泡式发酵罐可提高22-25%，节省电力50%以上。
本工艺流程调控发酵过程PH的方法是采用不同的生理酸性或碱性氮化物，既提供微生物所需的氮源，又完全能控制发酵过程PH的变化，发酵前期可保持PH4.5-5.0，后期上升至5.0-6.0，直至放罐，完全可免去现行使用大量酸碱中和的方法。
本发明是关于用粗淀粉质原料，特别是甘薯、木薯、马铃薯和玉米等原料，通过双菌株混合培养，原料无需经过酸水解或酶水解的步骤，一步法直接转化为单细胞蛋白（以下简称SCP）的技术。属于微生物发酵技术领域。
本发明的主要目的是为我国饲料工业提供优质蛋白源，根据成品的检测结果，以甘薯、木薯、马铃薯和玉米为原料生产的单细胞蛋白粗蛋白含量均可达到48-53%，氨基酸含量可达到36-42%，其中赖氨酸可达到2.4-3.0%，蛋氨酸+胱氨酸可达到0.8-1.3%，其它色氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸和苏氨酸等必需氨基酸含量较高，比例适当。鱼虾养殖所需的组氨酸和精氨酸比例也适当。维生素，特别是B族维生素含量丰富，在生长肥育猪日粮中加入9%本产品，其饲养果优于7%进口一级秘鲁鱼粉。在对虾饲料中以SCP（粗蛋白含量50%）作为主蛋白源，其饲养效果优于等量优质鱼粉（粗蛋白含量61%）。本产品经中国兽药监察所鉴定为无毒无害，无副作用，安全性良好。
目前，用粗淀粉源料生产SCP，一般需要通过酸或酶把粗淀粉先水解成发酵糖，包括葡萄糖、麦芽糖及其它双糖和三糖，然后再培养微生物，合成SCP。瑞典糖业公司1974年在Eslov建成发酵容量为300m3的工业性装置，以马铃薯废液为 原料，使用两种酵母共生培养，称为Symba流程（今田幸男，田川士郎：发酵C工业，35（2）：41，1977），日产SCP10吨，产品平均粗蛋白含量为47%，淀粉转化率为40-50%，生产能力为2g/升.小时。由于该公司采用的扣囊拟内孢霉（Endomyc opsis fibmlihera）分解淀粉能力差，导致产朊酵母（Candidamtilis，SCP主体菌种）生长受限制，因此，只适于淀粉废液或稀浓度的木薯淀粉中培养，耗能大，SCP含量低。并且在发酵过程中需大量酸碱来控制PH值的变化，增加生产成本。
本发明的目的是考虑到扣囊拟内孢霉分解淀粉能力弱，因此，本发明人在1984年从土壤残存的甘薯块中分离筛选到一株适于本技术的优良菌种，分解淀粉能力强，生产速度快，无毒无害，无副作用，经多年选育，能使高浓度的淀粉不经过酸或酶水解，直接分解为发酵糖，供另外一种蛋白质含量高，生产速度快，中国药典上记载为无毒、无害，可作药用酵母的产朊假丝酵母利用，从而达到迅速合成SCP的目的。本流程采用50-20m3溢流自吸式发酵罐，既提高高浓度淀粉发酵过程溶氧的含量，又节省电力，降低成本，另外，本流程无需使用大量酸碱调整发酵过程的PH变化，而是用不同的生理酸性和碱性氮源，在发酵过程中自动调控PH。因为本流程要达到迅速合成SCP的目的，调控发酵过程中PH的变化十分重要。本发明在广东茂名市火星制药厂及山东沂水县酶制剂厂中试成本核算结果，每吨产品成本费2400-2500元。
现就本流程分批发酵和连续发酵具体方法说明如下：
1、本工艺流程采用的菌种编号为f0172（以下简称f菌） 和C2059（以下简称C菌）。本工艺所用菌种按专利条例规定保存于中国科学院全国普通微生物菌种保藏管理中心。
2、本工艺流程采用的原料和辅料：甘薯干、木薯、马铃薯干或鲜马铃薯、玉米粒等，经过粉碎过筛（60-80目）成细粉状，如鲜甘薯、木薯和马铃薯，则采用球磨机打成细胶状备用。尿素工业级，硫酸铵工业级，KH2PO4工业或药用级，MgSO4工业或药用级。
3、本流程采用的主要设备：摇床，旋转式200转/分钟。一级至三级种子罐，标准发酵罐，容量200升-30m3。溢流脉冲式发酵罐，容量50-200m3。0424型酵母离心脱水机，5800转/分钟，离心喷雾干燥塔或双滚筒干燥机。
4、本流程培养基配方。
f菌斜面培养基：3%甘薯粉（或其它淀粉），0.4%（NH4）4SO40.1%KH2PO4，0.05%，MgSO4.7H2O，PH4.8-5.0琼脂1.8%，1.1Kg压力灭菌30分钟，备用。
f菌种子培养基：4%甘薯粉，0.3%（NH4）2SO4，0.1%尿素，0.1%KH2PO4，0.05%MgSO4，PH4.5-5.0，1.1Kg压力灭菌30分钟，备用。
C菌斜面培养基：6°BOX麦芽汁，1%甘蔗糖，1.8%琼脂，1.1kg压力灭菌30分钟，备用。
C菌种子培养基，8%糖蜜，0.1%KH2PO4，0.05%MgSO4，0.5%尿素。PH5-6，100℃煮沸30分钟，备用。
双菌混合发酵培养基：8%甘薯粉（玉米、木薯或马铃薯粉）0.05%KH2PO4，0.03%MgSO4，0.7%尿素，0.3%（NH4）2SO4，PH4.5- 5.0煮沸30分钟，冷却至80°以下，按2m/g淀粉加入a淀粉酶液化。
5、本流程发酵工艺条件：f菌种子培养需逐级扩大，保温29°±1，通气量按液气比为1∶1，培养18小时后，即可接入发酵罐（镜检无杂菌，菌丝粗短，健壮，交织成网）。C菌摇床培养后，可直接接入二级种子罐，保温29℃±1，通气按液气比为1∶0.8，培养18小时后，镜检无杂菌，细胞饱满，健壮;即可与f菌混合接入发酵罐，也可用压榨C菌体代替液体种子接种。
合格的f菌和c菌种子液，分别按20%和5%的接种量接入发酵罐，罐温保持28°-30℃，开动溢流脉冲式发酵罐的外循环离心泵，使新鲜空气不断从溢流口吸入，与液体充分混合后，喷射回罐，完成供氧过程。由于外循环管上装有冷却管，因此，搅拌，进气和冷却合一，变三套动力为一套，与通用鼓泡式发酵罐相比，可省电50%，溶氧效果好，空气利用率可达45%以上，而鼓泡式发酵罐空气利用率一般只有15-18%。因此，溢流脉冲自吸式发酵罐适合于本工艺流程。在培养过程中前期要有利于f菌的生长，因此PH值一定要在4.5-5.0之间，18小时后C菌大量繁殖，f菌逐渐消失，这时PH值应控制在5-6之间直到放罐。放罐前镜检C菌细胞体占98%以上，f菌菌丝已完全消失。
发酵液用高程泵打入高位槽，用0424型酵母离心脱水机，以5800转/分钟的转速进行离心脱水，上述清液经镜检无C菌体，即可打回配料罐循环使用。酵母泥为粘稠胶状物，经煮 沸，进入喷雾塔或双滚筒干燥机干燥。成品用塑料袋和编织袋二重包装。
二、连续发酵工艺流程（详见说明书附图二）
1、菌种，培养基配方及工艺条件等均同分批发酵工艺流程。
2、图二是连续发酵过程简图。首先是培养f菌和C菌斜面种子（1）和（7），然后分别接入摇瓶，培养（2）和（8），以10%的接种量接入（4）和（10），f菌继续扩大培养到（5），f菌和C菌种子以2∶1或4∶1的比例接入混合发酵罐，种子体积占发酵培养的15%或25%，图中发酵罐体积为20吨，如放大，则种子罐也应按比例放大。如改为4∶1的接种比例，f菌种子罐也要相应放大一倍，在混合培养的同时，f菌的三级种子罐，留少量种子（约略少于原装料体积的10%）停止（4）和（10），而开始（6），从（6）中逐渐流加f菌种子培养基，稀释率为D1＝ 1/8 .hr-1，此时混合发酵罐的分批发酵也开始（装料14吨），培养24hr左右，从（12）中流出成熟发酵液，同时从（5）和（11）中分别流加f菌种子和混合发酵培养基，流速K1+K2＝K3，如从（12）中流出的流速K3＝1.4吨/hr，则混合发酵培养基的流速应为K2＝1.27吨/hr，f菌种子液流速K1＝0.13吨/hr。因此，f菌三级种子罐的种子液应保持1.04吨，如果接种量增加1倍，则应保持2.08吨。如果混合发酵罐体积放大，则f菌种子罐也要相应增大。从（12）中流出的成熟发酵液，C菌应占98%以上，f菌菌丝应基本消失，生产率2.2-2.5kg/m3.hr，经离心→干燥→粉碎→成品，按规定标准，测定成品的含水量小于10%，灰份小于 12%，色泽淡黄至浅褐色，除酵母正常气味外，无其它异味，粗蛋白含量45%以上（标准凯氏定氮法X6.25），即认为合格产品。在发酵过程中由于微生物的代谢产物，氮源利用所造成的生理盐性质的改变及淀粉原料缓衡减弱而导致发酵过程PH的急剧变化，因此在培养基中必需添加不同类的氮源以达到既能正常的氮源供应，又能调控PH变化的双重目的。经多批次试验结果，发酵培养基中以0.3-0.4%硫酸铵和0.6-0.7%尿素较为适宜。在f菌株培养基中以0.1-0.15%尿素和0.3-0.4%硫酸铵为适宜，这样可以在发酵过程中的前期，有效地控制PH4.5-5.0，后期保持5.0-6.0之间。f菌种子液也可保持PH在4-5之间。
三、本发明是以薯类和玉米为原料，采用双菌株混合培养，一步法发酵，经一次性离心脱水，喷雾干燥生产单细胞蛋白，无需经过酶或酸水解步骤，采用由我们分离选育，分解淀粉能力强的f0172菌种比扣囊拟内孢霉效果更佳。同时用不同生理酸性或碱性氮源，在发酵过程中既能满足菌体生长繁殖的氮素需要，同时也能有效和自动调控PH免去大量使用酸碱。分批发酵周期24-32小时干物浓度40g/l，成品对原料得率达50%，连续发酵成本低于分批发酵，生产率为2.2-2.5Kg/m3.hr，粗淀粉转化率50%，分批和连续发酵均适于采用溢流自吸式发酵罐，省电，溶氧效果好，成品粗蛋白含量48-53%，超过优质酵母国家标准，营养价值相当于二级进口秘鲁鱼粉，在肥育猪日粮中及对虾饵料中加入SCP，其饲养效果均接近和超过等量优质进口鱼粉。
本文关键词：
单细胞蛋白（Single cell Protein）
淀粉 （starch）
混合培养 （mixed culture）
一步法 （one step）
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