一种利用豆渣制备dha的方法和dha的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微生物发酵生产领域，特别是涉及一种利用豆渣制备DHA的方法和 DHA0
【背景技术】
[0002] 豆渣是生产豆奶或者豆腐过程中的副产品，每年全球的豆渣产量都很大。目前人 们对豆渣的利用率较低，传统的利用是将豆渣作为动物饲料，直接喂养动物，使豆渣中很多 高营养价值的成分利用率较低，有些甚至将豆渣直接作为废弃物丢弃，给环境造成了污染。 因此，有必要寻求一种能高效利用豆渣，彻底将其变废为宝的新工艺。
[0003] DHA，全名二十二碳六烯酸，是一种重要的ω-3系列多不饱和脂肪酸。目前，微生 物发酵法生产DHA由于易实现大规模生产，同时可克服传统鱼油提取的不足，因而具有广 阔的应用前景。其中，裂殖壶菌因生长速度快、易于培养、细胞内脂肪酸和DHA含量高等优 势，成为目前进行工业化生产DHA的理想物种之一。然而现有微生物发酵法生产DHA仍存 在发酵培养基成本高，所得产品DHA含量不高等问题。
【发明内容】
[0004] 鉴于此，本发明实施例第一方面提供了一种利用豆渣制备DHA的方法，以解决现 有豆渣利用率低，污染环境，以及现有DHA产品生产成本高、DHA含量不高的问题。
[0005] 第一方面，本发明实施例提供了一种利用豆渣制备DHA的方法，包括以下步骤： [0006] (1)豆渣预处理
[0007] 将豆渣脱水干燥、粉碎处理后进行膨化；
[0008] (2)豆渣酶解
[0009] 将膨化后的豆渣加入到蒸馏水中制成豆渣匀浆液，向所述豆渣匀浆液中加入由纤 维素酶和果胶酶组成的复合酶制剂进行酶解，得到酶解混合物；将所述酶解混合物进行离 心，得到沉淀物和豆渣酶解上清液；收集所有豆渣酶解上清液用于下一步裂殖壶菌的发酵 生产；
[0010] ⑶发酵培养基制备
[0011] 将葡萄糖和上述所得豆渣酶解上清液溶解在人工海水中，得到以豆渣作为主要 氮源发酵裂殖壶菌的发酵培养基，所述培养基中，葡萄糖浓度为60~120g/L，豆渣浓度为 20 ~60g/L ;
[0012] (4)发酵罐体系的设置
[0013] 采用阶段控制溶氧量的发酵罐体系，裂殖壶菌种子的接种量为3%~10%，发酵 温度为25~35 °C，pH值维持在5. 0~7. 0,搅拌通空气，分阶段控制溶氧量发酵4-6天后， 发酵终止，收获发酵液；
[0014] (5)裂殖壶菌的收集和干燥
[0015] 将所述发酵液用离心机分离，分离后物料含固量在10%~30%，将物料经过喷雾 干燥后获得的干粉即为裂殖壶菌干粉，即制得DHA。
[0016] 本发明实施例上述提供的利用豆渣生产DHA的方法，利用廉价且营养丰富的新鲜 豆渣为原料，经膨化-酶解预处理，以酶解液为发酵基质调配发酵培养基，灭菌后接种裂殖 壶菌发酵生产DHA，能够显著降低DHA的生产成本，同时将豆渣变废为宝，减少对环境的污 染。
[0017] 步骤（1)中，所述豆渣为豆制品加工过程中的副产品。优选地，将豆渣脱水干燥至 含水量约20%~40%。优选地，将豆渣粉碎处理后过60~120目筛，再进行膨化。
[0018] 步骤（2)中，优选地，所述豆渣匀浆液中，豆渣与蒸馏水的体积比为1:10~1:40。
[0019] 优选地，所述复合酶制剂中，纤维素酶和果胶酶的体积比为1:0. 5~1:3。
[0020] 优选地，所述复合酶制剂在所述豆渣匀浆液中的质量含量< 0. 3%。
[0021] 所述纤维素酶和果胶酶的酶活均达到10000U/L。优选地，酶解过程中，调节pH 3. 0~5. 5,温度35~65°C，酶解12~48h。
[0022] 步骤（3)中，所述葡萄糖浓度是指葡萄糖的质量占整个发酵培养基的百分比浓 度，所述豆渣浓度是指豆渣的质量占整个发酵培养基的百分比浓度，即将豆渣酶解上清液 折合成豆渣的重量。
[0023] 优选地，所述人工海水中包括如下质量含量的组份：谷氨酸钠20g/L，硫酸钠 IOg/ L，磷酸二氢钾5g/L，硫酸镁2g/L，硫酸铵lg/L，氯化钾0. 2g/L，氯化钙0. lg/L和微量元素。
[0024] 优选地，所述微量元素组成为：
[0025] Na2EDTA 4 ~10mg/L，
[0026] MnCl2 · 4H20 0· 5 ~I. 2mg/L，
[0027] CuSO4 · 5H20 0· 4 ~lmg/L，
[0028] H3BO3 0· 5 ~I. 5mg/L，
[0029] FeSO4 0· 01 ~0· 05mg/L，
[0030] NiSO4 · 6H20 0· 06 ~0· 12mg/L，
[0031] CoCl2 · 6H20 0· Olmg/L，
[0032] 泛酸钙 0· 001 ~0· 008mg/L mg/L。
[0033] 更优选地，所述微量元素组成为：
[0034] Na2EDTA 6mg/L，
[0035] MnCl2 · 4H20 0· 86mg/L，
[0036] CuSO4 · 5H20 0· 6mg/L，
[0037] H3BO3 0· 5mg/L，
[0038] FeSO4 0· 29mg/L，
[0039] NiSO4 · 6H20 0· 06mg/L，
[0040] CoCl2 · 6H20 0· Olmg/L，
[0041] 泛酸钙 0.0〇32mg/L。
[0042] 本发明中，所述人工海水各组分的浓度是指在整个发酵培养基中的终浓度。
[0043] 步骤（4)中，优选地，所述分阶段控制溶氧量发酵4-6天的具体过程为：
[0044] 第一阶段，前48h溶氧量保持在10 %~20%;第二阶段，从48~60h间溶氧量维持 在8%~15% ;第三阶段，从60~72h间溶氧量维持在4%~10% ;第四阶段，从72~84h 间溶氧量维持在2 %~8 % ;第五阶段，从84h到发酵过程终止溶氧量维持在0. 5 %~2 %。
[0045] 所述分阶段控制溶氧量发酵，发酵过程中的溶氧量是通过控制通气量和搅拌速度 来完成，将转速与溶氧量关联。优选地，起始转速设置为540rpm，通气量设置为2vvm。优选 地，发酵过程中，自动流加氢氧化钠和柠檬酸，维持发酵体系pH值在5. 0~7. 0。优选地，发 酵过程中，温度全程采用28 °C进行发酵。
[0046] 充足的氧气有助于DHA的合成和菌体的快速生长。通过通气量和搅拌转速调控发 酵液中的溶氧量，可以使菌体和营养物质均匀分布，有利于不饱和脂肪酸的合成，提高菌体 生长率。高溶氧有利于裂殖壶菌菌体生长，低溶氧有利于裂殖壶菌积累DHA。因此，本发明 发酵前期，采用高溶氧，使菌体生长更快；到发酵后期，采用低溶氧限制刺激菌体积累DHA， 从而有效提高DHA产量。
[0047] 优选地，所述发酵过程中，当发酵液中葡萄糖浓度低于5g/L时，向发酵液中补加 葡萄糖，每次补加后发酵液中葡萄糖浓度为10_70g/L。该葡萄糖补料方式可提高底物利用 率，提高发酵液中生物量、总油脂和DHA产量。
[0048] 优选地，所述发酵过程中，当发酵液中氮源浓度为l_5g/L时，向发酵液中补加氮 源，即所述豆渣酶解上清液，每次补加后发酵液中豆渣浓度为20~60g/L。
[0049] 优选地，所述发酵过程中，当发酵液中葡萄糖浓度低于5g/L时，向发酵液中补加 葡萄糖，每次补加后发酵液中葡萄糖浓度为10_70g/L ;同时当发酵液中氮源浓度低于Ig/ L时，向发酵液中补加氮源，即所述豆渣酶解上清液，每次补加后发酵液中豆渣浓度为20~ 60g/L〇
[0050] 第二方面，本发明实施例提供了一种由上述方法制备得到的DHA。所述DHA可以作 为食品添加剂，饲料添加剂等。
[0051] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：
[0052] 1.豆渣属于豆制品加工中的副产物，本发明以此作为裂殖壶菌发酵生产DHA的原 辅料，可重复利用加工副产物，延伸产品链，减少了豆制品企业废物污染，实现豆制品企业 的清洁和循环生产。
[0053] 2.本发明以豆渣酶解上清液替代培养基中的绝大部分氮源，降低了培养基生产成 本，进而极大降低了 DHA的生产成本。
[0054] 3.本发明采用分阶段控制溶氧量发酵，有利于DHA菌株的生长和DHA的积累，并通 过进一步地补加碳氮源，所得发酵液中生物量含量为可达80. 9g/L，油脂含量可达48. Ig/ L，DHA 产量可达 22. 5g/L。
[0055] 4.本发明将富含DHA的发酵液加工成DHA产品，所得DHA产品的DHA含量高，同时 通过优化豆渣的发酵工艺，建立了一套裂殖壶菌的发酵新工艺，不但降低了生产成本，还提 高了裂殖壶菌的产量，增加了细胞中DHA含量，实现了豆渣资源化循环利用。
[0056] 本发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而 易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
【附图说明】
[0057] 图1是本发明实施例利用豆渣制备DHA的方法流程图；
[0058] 图2是本发明实施例1中采用豆渣酶解上清液发酵生产裂殖壶菌的脂肪酸分析图 谱；
[0059] 图3是本发明实施例1-3中采用不同浓度的豆渣酶解上清液对生物量、总油脂及 DHA产量的影响；
[0060] 图4是本发明实施例中采用优化碳氮源补加条件下的裂殖壶菌发酵曲线。
【具体实施方式】
[0061] 以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进 和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
[0062] 下面结合附图以及具体实验针对以下问题作详细的说明；
[0063] I、豆渣浓度对以裂殖壶菌生长和DHA含量的影响；<