目前,我國的味精總產量居世界第一位,而且以每年10% 速度遞增。之上世紀 80 年代,糖蜜味精巳成為世界味精生產的主趨勢,井占領和壟斷了世界味精市場。國內的研究試驗表明,糖蜜發(fā)酵生產谷氨酸,產酸率水平最高達10%超過,轉化率水平最高達60%。但在糖蜜味精生產過程之中產生大量的高濃度有機廢水,由于污染治理等環(huán)保間題不能妥善解決,使糖蜜發(fā)酵生產味精的工藝未能加以推廣和達到普遍工業(yè)化。因此,如何解決糖蜜味精的污染問題是我國環(huán)保和味精行業(yè)的重點。
賴氨酸直接影響著人和動物的生長發(fā)育,但在人和動物體內不能自行合成,必須從外界攝取,是必須氨基酸之一。谷物類蛋白質中賴氨酸含量很少,必須在食品和飼料中添加,因此賴氨酸被稱為植物之中第一限制性氨基酸,它是最重要的食品和飼料添加劑。
發(fā)酵法生產賴氨酸的主要原材料為玉米等淀粉類原料和糖蜜,但淀粉類原料需經糖化處理和補充生物素之后才可用.而糖蜜含較高的生物素,發(fā)酵過程之中無需再補充生物素。但糖蜜之中含有一些不可被細菌利用的多糖,所以在發(fā)酵成熟酵之中含有較高的殘?zhí)�,不利于賴氨酸的提取操作�?/div>
茂豐糖蜜賴氨酸鹽酸發(fā)酵。
3.有機酸。
糖蜜發(fā)酵生產的有機酸主要有:檸檬酸、L-乳酸、聚乳酸、丁酸、L-蘋果酸、草酸 、富馬酸和多不飽和脂肪酸等。檸檬酸已經大宗生產,研究最多的是L - 乳酸,面糖蜜發(fā)酵生產多不飽和脂肪酸需要在培養(yǎng)條件優(yōu)化和菌種誘變方面進一步研究。
3.1檸檬酸。
檸檬酸是重要的食品酸味劑,同時又是防腐劑、抗氧化劑的增效劑和飼料添加劑,它是用發(fā)酵方法生產量最大的有機酸。我國有檸檬酸生產廠30余家,全世界擰檬酸的年消費量約60萬噸,而其中的三分之一由我國出口,出口量居世界第一。檸檬酸發(fā)酵的主要原料是淀粉和糖蜜,經黑曲霉發(fā)酵而成。
茂豐糖蜜發(fā)酵檸檬酸工藝。
3.2 L - 乳酸及聚乳酸(PLA)。
L - 乳酸是重要的化工產品,在食品、醫(yī)藥、化工、建材、石油等領域有若廣泛的應用。L- 乳酸是哺乳動物體內正常的代謝產物,可以完全生物降解,更重要的是,它是合成生物可降解材料-聚乳酸(PIA) 的原料。PLA 是優(yōu)良的環(huán)境友好材料,可以完全降解為水和二氧化碳.利用它可以制成可降解塑料、生物地膜、化肥緩釋劑、一次性餐盒、食品包裝材料、存儲磁盤以及醫(yī)用片材、骨螺釘、手術縫合線等醫(yī)用材料。L - 乳酸主要以淀粉類原料和糖蜜為底物,利用乳酸菌發(fā)酵制成。由于乳酸菌是一種對營養(yǎng)要求比較嚴格的微生物,不僅需要可發(fā)酵性碳水化合物,同時外界必須提供氨基酸、維生素等生長因子。由于技術還不成熟,目前國內尚未有 利用糖蜜發(fā)酵制L - 乳酸的工業(yè)化生產,但是由于原料優(yōu)勢,糖蜜發(fā)酵制L - 乳酸及其聚合物有很好的前景,目前研究重點主要集中在高產菌種的選育、糖蜜的預處理和發(fā)酵條件的優(yōu)化等方面。
二、生物制品。
糖蜜生產的生物制品主要包括酵母及其深加工產品,如:活性干酵母、食用(藥用)酵母、酵母抽提物、單細胞蛋白、核糖核酸( RNA) 和蝦青素等。由于糖蜜之中除含有糖分之外,還含有酵母菌體生長繁殖所需的生物素及氮、磷、鉀和微量元素,因此,糖蜜生產酵母及其深加工產品是發(fā)酵行業(yè)公認的最好途徑之一.國上下90% 的酵母產品都是用糖蜜生產的。
酵母。
糖蜜生產的酵母產品主要包括面包酵母、食用(藥用)酵母和飼料酵母,其中高位的面包酵母和食用(藥用)酵母是糖蜜酵母的主流產品。生產一噸酵母大約消秏 5.6 噸糖蜜,與生產酒精相似。但是,在目前糖蜜價格提高的情況之下,糖蜜生產酒精已經不具備競爭優(yōu)勢,而糖蜜生產酵母產品的市場前景卻非常樂觀。
茂豐糖蜜-酵母。
微量元素對人體有重要的作用,但無機態(tài)的微量元素生物利用率低,因此利用酵母為載體富集微量元素,使之由無機態(tài)轉為有機態(tài),已成為國內外研究重點。目前,藥用及具有保健功能的酵母品種主要有:富鉻酵母、富鐵酵母、富鋅酵母、富硒酵母、富鍺酵母、富麥角固醇酵母等。利用糖蜜生產的藥用和食用酵母主要有:富鉻酵母和高鐵酵母等。鉻元素是預防和治療糖尿病的重要因子,它能激活胰島素,糾正糖和脂肪代謝紊亂。服用鉻酵母不僅能。
降低I型糖尿病人對外源胰島素的需要和II型糖尿病人的血糖,同時還能預防和控制動脈粥狀硬化癥狀的發(fā)生“主研究表明:糖蜜培養(yǎng)的富鉻酵母,鉻含量738.8mg/kg,鉻酵母產率3.0%,蛋白質含量48.74%。糖蜜高鐵酵母,鐵含量為1061.00mg/kg,鐵酵母的產率為2.54%,蛋白質含量為51.90%。
茂豐糖蜜酵母生產工藝。
酵母抽提物又稱酵母精,是酵母細胞破壁、酶解得到的深加工產品,具有調味、營養(yǎng)、保健功能,主要用于作雞精、湯料等食品的添加劑。
2. 單細胞蛋白。
單細胞蛋白之中蛋白質含量高達40% - 80%, 含有人體必需的8 種氨基酸,同時還含有多種維生素、碳水化合物、脂類、礦物質以及豐富的生物活性物質,是食品和飼料工業(yè)重要的添加劑。酵母菌由于其生長繁殖迅速,培養(yǎng)條件簡單,營養(yǎng)物質含量高,易消化吸收等特點,是生產單細胞蛋白的優(yōu)良菌種。
糖蜜是酵母菌發(fā)酵的優(yōu)良底物,研究表明在糖蜜之中添加適童的 N 和P 源進行高蛋白菌種培養(yǎng),發(fā)酵液之中細胞生物量可達8 - llg/L,粗蛋白含量高達50%左右。
3. 核糖核酸(RNA)。
核糖核酸(RNA) 是重要的生物大分子,它對活化體細胞,促進新陳代謝,防治疾病,延緩衰老有獨特的功效。核糖核酸主要從酵母之中提取,不同的碳源對核糖核酸的成本和產量有很大的影響。利用 糖蜜發(fā)酵核糖核酸巳經工業(yè)化生產,即以糖蜜為培養(yǎng)基,經連續(xù)發(fā)酵培養(yǎng)出高核酸酵母,然后采用濃鹽法把 RNA 從酵母細胞之內提取出來。
茂豐糖蜜核糖生產工藝。
三、生物能源
全球能瀕危機和生態(tài)危機日益加劇,氫被認為是最有吸引力的替代能源,尤其生物制氫技術由于具有清潔、節(jié)能、不消耗礦物資源和低成本等優(yōu)點,已經成為當今世界的一個研究熱點。
發(fā)酵法生物制氫是利用生物厭氧產氫一產酸發(fā)酵過程制取氫氣的一種方法,目前國內外報道的微生物產氫主要有 3 種類型:丙酸型發(fā)酵、丁酸型發(fā)酵和乙醇型發(fā)酵。乙醇型發(fā)酵制氫是一種新型制氫方法,其末端產物主要是乙醇、乙酸、CO2,H2和少量丁酸。
以糖蜜為發(fā)酵底物進行生物制氫的工藝包括:活性污泥法和固定化細胞法,將糖蜜稀釋,加人 N,P 營養(yǎng)物,接種馴化之后的活性污泥或固定化細胞,使其進入乙醇型發(fā)酵狀態(tài),即可進行連續(xù)流的氫氣生產。我國以糖蜜為底物進行的制氫小試取得了突破性的進展,中試也運行成功,使該項技術在國際之上處于領先地位。
利用發(fā)酵型細菌產氫雖然取得了長足的進步,但是產氫的穩(wěn)定性和連續(xù)性以及混合細菌發(fā)酵產氫過程之中彼此之間的抑制、發(fā)酵末端產物對細菌的反饋抑制等是制約產氫工業(yè)化的障礙,有待研究解決。