专利名称：一种利用味精废水生产生物色素的方法
技术领域：
本发明涉及到微生物利用味精废水生产生物色素，属于微生物发酵领域；同时在色素的 生产过程中，通过微生物的作用处理了味精行业所产生的工业废水，所以该发明又属于环境 保护领域。
背景技术：
味精是利用谷氨酸细菌发酵作用而生产的，我国味精生产能力是世界第一位，年产 量达到100多万吨。但是每生产1吨味精南需排放15吨左右的味精废水，且这些废液为 高浓度的有机废液，其中，含氮14-16%，磷1.2-2.0%，氧化钾2.0-5.0%，各种氨基酸 4.5-6.0%，属于典型的很难处理的高浓度有机废水，严重影响了自然环境。目前，绝大 多数味精企业采用末端治理技术，即在高浓度有机废水中采用絮凝法对其进行混凝法处 理，在中、低浓度有机废水中采用生化法，利用微生物，通过微生物体内的生物化学作 用来氧化分解水中有机物抽，使之转化为稳定的无毒物质。但是，在上述的治理过程中， 存在严重的问题
1、 二次污染高浓度的有机废水进混凝法处理时，浓縮过程中冷凝水的COD浓度比较高， 在800-1000 nig/1，排入生化池中，增加了中、低浓度有机废水处理的数量和难度； 另外有些企业在絮凝后进行喷浆造粒进行有机肥生产，此过程产生大量的有刺激性气 味的气体，对环境造成了一定程度的污染，严重地影响了当地人民的生活。
2、 投资大以莒南味精厂为例，该厂环保系统的资金投入高达到了 3000多万元，环保 系统占地达20000平方米，系统运行能耗量也高，其中耗电能高达34000KWH/d。这对 于当前我国味精生产企业而言，无凝是一项沉重的负担。
因此，没有从根本上解决问题，随着生产规模的不断扩大，味精废水的污染日趋严重， 已成为轻工行业的主要污染源之一，同时制约了味精行业的发展。
我国正处于加速工业化进程中，面临着严峻的资源、环境压力，通过生物科技发展 生物产业，对缓解经济发展瓶颈制约，全面建设小康社会具有重大战略意义。"国家生 物产业十一五规划"和"国家生物产业五年规划"，其中明确提出"十一五期间，……， 大幅度提高生物色素、生物香料等食品与饲料添加剂的规模化生产和应用水平"。近年 来，世界各国相继制定法规，淘汰大部分有毒的化学合成色素，那些具有着色功能、有 营养和保健功效、并能赋予食品新功能的天然色素将具有广阔的市场前景。世界上天然
3色素年交易额在13亿美元，年需求量约为1. 5万吨左右，并且以每年11%的速度递增。 当前，天然色素的大部分品种来自于植物提取，但因原料综合利用率低、成本高、技术 水平低、资源浪费严重等问题，其发展受限制。微生物发酵生产生物色素的工艺，具有 原料简单易得、发酵周期短、设备利用率高、加工成本低、易于规模化、环保安全等优 点。因此，采用微生物发酵生产生物色素的工艺是21世纪色素技术的主流。
利用味精废水生产生物色素，提供了一条经济效益和社会效益倶好的利用高浓度有 机废水生产生物色素的工艺路线。 一方面利用味精废水生产色素能够有效降低了天然色 素生产的成本，另一方面味精工厂实现废水的资源化利用，有效降低了废水处理经费， 提高工厂经济效益，同时彻底解决废水中有机物污染治理问题。符合我国清洁生产和循 环经济发展趋势，有利于工农业的可持续发展。
发明内容
本发明的目的针对现有的味精废水存在的污染问题，提出一种新的利用微生物处理方 法，在对味精废水进行处理的同时，又充分利用其中的有利资源，使其得到生产成本低、生 产过程中无"三废"，具备环境效应和经济效应的天然色素。
具体实施例方式
本发明选用味精废水作用菌体发酵的基料，以红曲霉菌或光合细菌为菌种生产生物色素， 具体方法如下
1. 一种利用味精废水制备发酵培养基的方法，其特征在于采用味精废水为基料，按味精废水
与水体积比为l:5 7进行稀释，调节pH值至6.5 7.5，然后按下列重量/体积的组分进行配 制葡萄糖或蔗糖2.0 % 4.0 %(g/ml)、 KH2P04 0.05 % 0.1 。/c(g/ml)以及常用和常规的无机 盐、微量元素。
2. 所述的利用味精废水制备发酵培养基的方法，其特征在于所述的无机盐为CaC03、 KC1， 添加量为0.1 % 0.2 %(g/ml);所述的微量元素为维生素C、 ZnS04、 FeCl3，添加量为0.02 % 0.05%(g/ml)。
3. 所述的利用味精废水制备发酵培养基的方法，其特征在于采用HC1或H2S04、 NaOH或生 石灰进行pH值调节。
4. 所述的利用味精废水制备发酵培养基生产生物色素的方法，其特征在于
(1)、菌种培养液制备以味精废水为基料，按味精废水与水体积比为l:5 7进行稀释， 调节pH值至6.9 7.1，然后按下列重量/体积的组分进行配制葡萄糖或蔗糖2.0 % 4.0%(g/ml)、 KH2PO4 0.05 % 0.1 %(g/ml)，在121。C高温、高压下灭菌20mim，冷却备用；
(2) 、种子培养在(1)步骤所得到的培养液中接种经PSA培养所得到的红曲霉菌 (monascus purpureus)，置100 120rpm、 27 30。C恒温摇床振荡培养3 5天，做为一级种
子菌；
(3) 、种子扩大培养:按(2)步骤，将得到的一级种子菌与菌种培养液的比例为1:10进 行扩大培养，作为大规模培养的接种菌种；
(4) 、发酵培养按发酵罐容器的30 % 50 %容积进行发酵培养基的装罐，再灭菌，接 种步骤(3)中的菌种，在28'C恒温、120 150rpm转速，及在通气条件下振荡发酵培养10 15天；
(5) 、将步骤(4)所得到的发酵液经色素提出工艺浓縮、提纯。
5. 所述的生产生物色素的方法，其特征在于(1)中的菌种培养液采用马铃薯、蔗糖或葡萄 糖(PS)液体培养基。
6. 所述的生产生物色素的方法，其特征在于(2)采用能够生产生物色素的红曲霉菌。
7. 所述的生产生物色素的方法，其特征在于(1)中采用HC1或H2S04、 NaOH或生石灰进 行pH值调节。
本发明利用味精废水制备发酵培养基，继而利用红曲霉菌发酵生产生物色素，将味精废 水的处理和废水中的利资源的应用有效结合，其废水处理率高，处理成本低。而且，发酵生 产的生物色素，具有生产成本低、产量高、生产过程中无"三废"，经济效益高等优点。
实例
种子培养基的配制味精废水100ml、水600ml、葡萄糖21g、 KH2PO40.5g，灭菌前调 节pH值至7.0。
所用的发酵培养基的配制味精废水2L、水12L、葡萄糖420 g、 KH2PO410g、 CaC03 15g、 KC112g等无机盐、维生素C2.5g、 ZnS041.5g、 FeCl3 1.5g，灭菌前调节pH值至6.9 7.1 。
种子培养将红曲霉菌(monascus pu卬ureus)接种到种子培养基中，置100 120rpm、 28。C恒温摇床振荡培养4天，做为一级种子菌。同理将一级种子菌按"一级种子菌:菌种培养 液=1:10"的比例进行扩大培养，作为大规模培养的接种菌种。
发酵培养将上述发酵培养基装罐到30L的发酵罐中、灭菌、接种、在28"C恒温、120 150rpm转速，及在通气条件下振荡发酵培养10 15天，过滤、浓縮、提纯所生产的生物色 素。
权利要求
1. 一种利用味精废水制备发酵培养基的方法，其特征在于采用味精废水为基料，按味精废水与水体积比为1:5～7进行稀释，调节pH值至6.5～7.5，然后按下列重量/体积的组分进行配制葡萄糖或蔗糖2.0％～4.0％(g/ml)、KH2PO40.05％～0.1％(g/ml)以及常用和常规的无机盐、微量元素。
2. 根据权利要求1所述的利用味精废水制备发酵培养基的方法，其特征在于所述的无机盐为 CaC03、 KC1，添加量为O.l % 0.2 %(g/ml);所述的微量元素为维生素C、 ZnS04、 FeCl3， 添加量为0.02 % 0.05 %(g/ml)。
3. 根据权利要求1所述的利用味精废水制备发酵培养基的方法，其特征在于采用HC1或 H2S04、 NaOH或生石灰进行pH值调节。
4. 根据权利要求l所述的利用味精废水制备发酵培养基生产生物色素的方法，其特征在于(1) 菌种培养液制备以味精废水为基料，按味精废水与水体积比为l:5 7进行稀释， 调节pH值至6.9 7.1，然后按下列重量/体积的组分进行配制葡萄糖或蔗糖2.0 % 4.0 %(g/ml)、 KH2PO40.05 % 0.1 %(g/ml)，在121。C高温、高压下灭菌20mim,冷却备用；(2) 种子培养:在(l)步骤所得到的培养液中接种经PSA培养所得到的红曲霉菌(monascus purpureus)，置100 120卬m、 27 30'C恒温摇床振荡培养3 5天，做为一级种子菌；(3) 种子扩大培养:按(2)步骤，将得到的一级种子菌与菌种培养液的比例为1:10进行 扩大培养，作为大规模培养的接种菌种；(4) 发酵培养按发酵罐容器的30% 50%容积进行发酵培养基的装罐，再灭菌，接种 步骤(3)中的菌种，在28。C恒温、120 150rpm转速，振荡发酵培养10 15天；(5) 将步骤(4)所得到的发酵液经色素提出工艺浓縮、提纯。
5. 根据权利要求4所述的生产生物色素的方法，其特征在于(1)中的菌种培养液采用马铃 薯、蔗糖或葡萄糖(PS)液体培养基。
6. 根据权利要求4所述的生产生物色素的方法，其特征在于(2)采用能够生产生物色素的 红曲霉菌。
7. 根据权利要求4所述的生产生物色素的方法，其特征在于(1)中采用HC1或H2S04、 NaOH 或生石灰进行pH值调节。
全文摘要
本发明属于有机废水处理技术领域，具体涉及一种利用味精废水制备发酵培养基及生产生物色素的方法，利用味精废水制备发酵培养基，以红曲霉菌为菌种，在28℃恒温、120～150rpm转速，及在通气条件下振荡发酵培养10～15天，过滤、浓缩、提纯所生产的生物色素；利用味精废水制备发酵培养基，继而利用红曲霉菌发酵生产生物色素，将味精废水的处理和废水中的利资源的应用有效结合，其废水处理率高，处理成本低。而且，发酵生产的生物色素，具有生产成本低、产量高、生产过程中无“三废”，经济效益高等优点。
文档编号C12P1/02GK101463364SQ200910042440
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者何农跃, 飞 刘, 张凤琴, 李小龙, 胡舜钦 申请人:张凤琴;李小龙