申请日2009.01.08
公开(公告)日2009.06.24
IPC分类号C12P1/02; C12R1/01; C12R1/645
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。
权利要求书
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 CaCO3、KCl，添加量为0.1%～0.2%(g/ml);所述的微量元素为维生素C、ZnSO4、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HCl或 H2SO4、NaOH或生石灰进行pH值调节。
4.根据权利要求1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1:5～7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℃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℃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℃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缩、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HCl或H2SO4、NaOH 或生石灰进行pH值调节。
说明书
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，浓缩过程中冷凝水的COD浓度比较高， 在800-1000mg/l，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 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俱好的利用高浓度有 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)、KH2PO4 0.05%～0.1%(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CaCO3、KCl， 添加量为0.1%～0.2%(g/ml);所述的微量元素为维生素C、ZnSO4、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HCl或H2SO4、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1:5～7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℃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℃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℃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缩、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HCl或H2SO4、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、KH2PO4 0.5g，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420g、KH2PO410g、CaCO3 15g、 KCl 12g等无机盐、维生素C 2.5g、ZnSO4 1.5g、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 purpureus)接种到种子培养基中，置100～120rpm、 28℃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℃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。