一种利用抗生素菌渣制备高蛋白菌粉的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及抗生素发酵和环保技术领域，具体涉及一种利用抗生素菌渣制备高蛋 白菌粉的方法。
【背景技术】
[0002] 我国是世界最大的抗生素原料药生产与出口大国，年产量已达20多万吨，每年排 放一百多万吨抗生素菌渣。2008年修订的《国家危险废物名录》规定抗生素菌渣须按危险废 物进行管理。随着抗生素生产的发展和环保要求逐步提高，菌渣处理问题日益突出，一些企 业只能将菌渣干燥封存无法解决，这样既增加了占地面积，又有潜在二次污染的隐患，生产 成本和环境压力大大提高。现有的菌渣焚烧处理法虽可以暂时在一度程度上解决污染问 题，但投资和运行成本巨大，还会带来二噁英或雾霾等二次污染风险;采用厌氧沼气发酵处 理的周期极长，厌氧发酵对残余抗生素消除也不够彻底，还会产生大量沼液，设备投资和处 理运行成本也巨大。此外，菌渣具有高蛋白、高能量、低纤维等特点，粗蛋白含量为30%-40%、粗脂肪为10%_20%。现有处理方式白白浪费了菌渣中所含的高蛋白资源，若采用创 新技术，将菌渣中所含的具有潜在环境危害的残余抗生素除去，消除其潜在环境风险，就能 成为极具价值的高蛋白资源，开发多种资源化新用途。
[0003] 为此，利用现代微生物技术对抗生素菌渣进行无害化固体发酵处理，分解抗生素 的菌株将残留的抗生素成分完全或基本降解，消除其潜在环境危害，而保留或提高菌渣中 的高价值蛋白比例，是最有潜力的新方向。前期我们已在中国专利CN104342470A(卡那霉素 菌渣无害化处理方法及在制备卡那霉素上的应用）中公布了一种抗生素生产过程中资源循 环利用的清洁生产模式，将抗生素菌渣重新用于卡那霉素生产，可实现较佳的环境和经济 效益。但在实际应用中，为了确保抗生素的生产产量和质量，以30%左右菌渣回用为宜，这 样约有70%左右的菌渣富余，需要研究开发更多的资源化新用途。由于微生物发酵处理的 抗生素菌渣中粗蛋白质含量为30%~40%左右，优于黄豆饼粉但劣于蛋白胨，本发明将公 布优化技术，进一步提高蛋白含量，达到45%以上，并将微生物发酵处理后的高蛋白菌粉， 用于防霉菌剂制备中部分替代蛋白胨(通常蛋白含量高达80%以上)原料，以改进前期的防 霉菌剂生产方法（CN102783502B，一种竹材和竹制品专用防霉菌剂的制备及其应用）和 (CN104388351A，一种天然的无色生物防霉防腐菌剂的制备方法），降低主要原料蛋白胨的 用量，探索微生物发酵处理后的抗生素菌渣用于防霉菌剂制备的新技术，既节约防霉菌剂 生产成本，又提高抗生素菌渣无害处理和资源化应用范围。
【发明内容】
[0004] 我国是全球抗生素的主要生产国，约占全球总产量的70%左右，每年产生一百多 万吨的菌渣需要处理，这些抗生素菌渣经过预处理后，接入微生物多菌种复合发酵，完全或 基本去除其中残余的抗生素，转化成清香的高蛋白原料，可代替黄豆饼粉、蛋白胨、酵母粉 (膏)等发酵原料，用于微生物发酵产品制造。为此，本发明的目的是提供一种利用抗生素菌 渣，添加多种微生物，经固体发酵后制成高蛋白菌粉，菌粉的蛋白含量超过45%，用以替代 蛋白胨制备防霉菌剂。
[0005] 为实现本发明目的所采用的技术方案如下： 1、抗生素菌渣固体发酵菌种制备 每100重量份新鲜的抗生素菌渣，添加 1~5重量份葡萄糖和3~10重量份玉米粉，加适 量水混匀，混匀后总含水量45 %~60 % ;接入1重量份混合微生物菌种，培养60~90hr，制成 固体发酵菌种。
[0006] 所述的抗生素菌渣是指多粘菌素菌渣、链霉素菌渣、土霉素菌渣、螺旋霉素菌渣或 卡那霉素菌渣。
[0007] 所述的混合微生物菌种，是指污水菌（Aquami crob ium sp .)、乳链球菌 (Streptoceus Iucti )、乳杆菌（Lactobacillus acidophilus)、醋酸菌（Acetobac ter SP.)、枯草芽抱杆菌(Bacillus subtilis)、地衣芽抱杆菌(Bacillus licheniformis)、白 地霉（Geotrichum candidum)、根霉（Rhizopus oryzae)、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae)和安琪活性酵母(Saccharomyces cerevisiae)任意比例的混合。混合微生物 菌种中不同菌种分别负责降解去除抗生素残留、溶解菌渣释放营养、维持良好的菌渣处理 的理化环境和合成蛋白质，以及增香、抗污染等功能。
[0008] 所述的混合微生物菌种均购置于中国典型培养物保藏中心。安琪活性酵母为安琪 酵母股份有限公司产品。
[0009] 2、残余抗生素的消除 将上述所制备的固体发酵菌种和含水量为45%~60%的新鲜抗生素菌渣按1~10:100 的重量份比例混合，发酵72-96hr，获得高蛋白的发酵产物。
[0010]所述的发酵72-96hr，其中发酵前48hr通如洁净的空气，并每天翻动2~5次，发酵 48hr后转入厌气发酵。
[0011] 本步骤中所述的发酵，其温度为25°C~50°C、相对湿度为40%~80%。
[0012]经HPLC和杯碟法检测，高蛋白的发酵产物中残余的抗生素分子完全降解。发酵过 程不需其他原料，成本非常低廉。
[0013] 3、制备高蛋白菌粉 上述发酵产物经l〇5°C烘干、研磨粉碎、60目过筛后获得高蛋白菌粉。高蛋白菌粉中蛋 白质含量超过45%，优于很多动植物蛋白源，此外还含有丰富的矿物质和维生素。
[0014] 4、高蛋白菌粉替换蛋白胨制备防霉菌剂 将高蛋白菌粉以蛋白胨10%~50%的重量份进行替换，发酵制备得到低成本的防霉菌 剂。
[0015] 如上所述的发酵制备防霉菌剂为公开的技术。具体为蔗糖10g，蛋白胨10g，氯化钠 IOg，自来水1000ml，用HCl调节pH至4.0左右，加热煮沸10~30min，然后添加培养基其他成 分发酵值制备防霉菌剂。
[0016] 表1是高蛋白菌粉代替蛋白胨所制备防霉菌剂的活性对照。
[0017] 表1:
如上表所示，当高蛋白菌粉替换10 %~30 %重量份蛋白胨时，所制备的防霉菌剂品质 不受影响。当高蛋白菌粉替换40%~50%重量份蛋白胨时，所制备的防霉菌剂品质仍然符 合防霉使用的要求。
[0018] 有益效果 本发明是一种低成本高效益的抗生素菌渣处理和资源化应用方法，采用污水菌、乳链 球菌、乳杆菌、醋酸菌、啤酒酵母、面包酵母等多种抗生素降解和富集蛋白质的菌种固体发 酵，不仅可消除抗生素残留，制成的高蛋白菌粉含蛋白量大为提高，高达45%以上，可用于 防霉菌剂生产中部分代替较贵的原材料蛋白胨，可以替代30~50%的蛋白胨原料，极大降 低防霉菌剂的生产成本，具有良好的环境和经济效益。
【具体实施方式】
[0019] 实施例1 多粘菌素菌渣高蛋白菌粉制备及防霉菌剂发酵中应用 1、多粘菌素菌渣固体发酵菌种制备 取新鲜多粘菌素菌渣l〇〇〇g、添加 20g葡萄糖和50g玉米粉，加入水混匀，接入混合微生 物菌种IOg，混匀后总含水量为50%，发酵80hr，制成固体发酵菌种。
[0020] 2、多粘菌素菌渣中残余抗生素消除 将上述制备的固体发酵菌种和含水量为50%的新鲜多粘菌素菌渣按重量比5:100的比 例混合，发酵96hr，发酵温度控制33°C，空气湿度75%。发酵过程中前48hr通气，且每天翻动 两次，发酵48hr后转入厌气发酵，获得高蛋白的多粘菌素发酵菌渣。
[0021]经HPLC和杯碟法检测，多粘菌素发酵菌渣中残余的多粘菌素已完全降解。
[0022] 3、制备高蛋白菌粉 将上述得到的高蛋白的多粘菌素发酵菌渣于l〇5°C烘干、研磨粉碎、60目过筛，得到高 蛋白菌粉。高蛋白菌粉中蛋白质含量达到52.6%，优于很多动植物蛋白源，此外还含有丰富 的矿物质和维生素。
[0023] 4、高蛋白菌粉替换蛋白胨制备防霉菌剂 将高蛋白菌粉代替防霉菌剂发酵配方中30%的蛋白胨，发酵制备得到低成本的防霉菌 剂。所制备的防霉菌剂品质和活性与单纯采用蛋白胨的完全相同。即防霉菌剂制备中原配 方:鹿糖IOg，蛋白胨IOg，氯化钠 IOg，自来水1000 ml;高蛋白菌粉代替后新的配方:鹿糖IOg， 蛋白胨7g，高蛋白菌粉3g，氯化钠 IOg，自来水1000 ml。
[0024] 本实施例所述的新鲜的多粘菌素菌渣由福建浦城绿康生化有限公司提供。
[0025] 本实施例所述的混合微生物菌种均购置于中国典型培养物保藏中心。
[0026] 实施例2 链霉素菌渣高蛋白菌粉制备及防霉菌剂发酵中应用 1、链霉素菌渣固体发酵菌种制备 取含水量60%的新鲜链霉素菌渣1000g、添加30g葡萄糖和70g玉米粉，加入水混匀，接 入混合微生物菌种I Og，混匀制成总含水量为60 %混合物，发酵90hr，制成固体发酵菌种。 [0027] 2