本發(fā)明涉及一種利用啤酒糟發(fā)酵生產(chǎn)γ-聚谷氨酸的方法，屬于生物工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

啤酒糟是啤酒工業(yè)的主要副產(chǎn)品，是以大麥為原料，經(jīng)發(fā)酵提取籽實中可溶性碳水化合物后的殘渣。啤酒企業(yè)每投產(chǎn)100kg原料，產(chǎn)濕啤酒糟120-130kg(含水分50％-75％)。因其含水率高、不宜長久貯藏、易腐爛、不便于運輸，目前在我國大多數(shù)廠家以低價直接出售給農(nóng)戶作飼料，用來喂養(yǎng)家禽和豬、牛、羊等家畜，但是，作為飼料使用量有限，所以少數(shù)廠家甚至直接當廢物排放，浪費資源的同時嚴重破壞了啤酒廠附近的生態(tài)環(huán)境。隨著經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平提高，對啤酒消費也逐年增加，我國已是目前世界上第一大啤酒生產(chǎn)國，因此，在生產(chǎn)啤酒的同時，也產(chǎn)生了大量的啤酒糟。如何更好地開發(fā)和利用這一營養(yǎng)豐富的工業(yè)廢渣，已成為大家爭相研究的課題。

γ-聚谷氨酸是微生物產(chǎn)生的一種胞外氨基酸聚合物，是一種水溶性、可被生物降解的新型高分子材料，在環(huán)保、化工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前由于γ-聚谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基成本高，導(dǎo)致γ-聚谷氨酸價格過高缺乏市場競爭力。

枯草芽孢桿菌Z-115是山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院分離并保存的一株生產(chǎn)γ-聚谷氨酸的菌株（張超，欒興社，朱明晟，等. 各種氨基酸對枯草芽孢桿菌生產(chǎn)聚谷氨酸的促進作用. 食品工業(yè)［J］，2013，1（34）: 119-122.），該菌株屬于枯草芽孢桿菌。在上述文章中，作者通過實驗證明：在發(fā)酵初始添加 3 g/L 天冬氨酸、1.5 g/L苯丙氨酸和在對數(shù)生長期晚期添加7 g/L谷氨酸使γ-聚谷氨酸產(chǎn)量分別提高12.6%、23.7%和31.7%。但是該技術(shù)在實際應(yīng)用中存在著發(fā)酵培養(yǎng)基成本高的缺點，限制了它的廣泛推廣與應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用啤酒糟發(fā)酵生產(chǎn)γ-聚谷氨酸的方法，該方法解決了目前啤酒糟污染環(huán)境和γ-聚谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基成本過高的問題。國內(nèi)外文獻還沒有利用啤酒糟發(fā)酵生產(chǎn)γ-聚谷氨酸這方面的任何相關(guān)報道。

具體技術(shù)方案如下：

（1）將啤酒糟烘干、粉碎；

（2）加入1mol/L的硝酸溶液，直至完全浸沒啤酒糟，在60-80℃的條件下水解3-4h；

（3）水解液自然冷卻至常溫后，加入10mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)pH至7.0，4000r/min離心后獲得水解液；

（4）每1000mL水解液中加入4%的谷氨酸鈉制成發(fā)酵培養(yǎng)基，121℃滅菌15 min待用；

（5）接種3％-5％的枯草芽孢桿菌，在37℃的條件下發(fā)酵50-60h；

（6）固液分離，再提取發(fā)酵液中的γ-聚谷氨酸。

上述方法中，步驟（1）中，將濕啤酒糟在105℃烘箱中烘干至含水量10％左右，再進行機械粉碎，過20-40目篩子篩分。

上述方法中，步驟（5）中，加入的枯草芽孢桿菌為Bacillus subtilis Z-115。

上述方法中，步驟（6）中，采用的提取步驟：發(fā)酵液于4000r/min離心10min除去菌體，上清液加入2.5倍體積無水乙醇，搖勻，4000r/min、5min離心得沉淀，沉淀用蒸餾水溶解，透析過夜，透析液加2倍體積無水乙醇，得到的沉淀物在105℃烘箱中干燥，得到γ-聚谷氨酸粗品。

本發(fā)明利用啤酒糟生產(chǎn)γ-聚谷氨酸，可顯著提高其附加值，為啤酒糟的資源化利用提供一條新的途徑，適合國家“十二五”規(guī)劃產(chǎn)業(yè)政策，應(yīng)用前景非常廣闊。本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

（1）本發(fā)明解決了啤酒糟對環(huán)境的污染問題，首次提出利用啤酒糟來生產(chǎn)附加值高的γ-聚谷氨酸。

（2）利用啤酒糟生產(chǎn)γ-聚谷氨酸，解決了γ-聚谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基成本過高的問題，培養(yǎng)基成本可以降低90%以上。

（3）目前啤酒糟的預(yù)處理一般均采用加入纖維素酶以提高啤酒糟的糖化率，但酶制劑價格昂貴，導(dǎo)致處理成本過高缺乏市場競爭力。本發(fā)明采用的是硝酸，處理成本更低。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明進行進一步的闡述，應(yīng)該明白的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其進行限定。如無特別說明，下述實施例中出現(xiàn)的百分數(shù)均為重量百分數(shù)。

實施例1

采用下述方法制備γ-聚谷氨酸：

1、將濕啤酒糟在105℃烘箱中烘干至含水量10％左右，再進行機械粉碎，過20-40目篩子篩分。

2、加入1mol/L的硝酸溶液，直至完全浸沒啤酒糟，在60℃的條件下水解3h。

3、水解液自然冷卻至常溫后，加入10mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)pH至7.0，4000r/min離心后獲得水解液。

4、每1000mL水解液中加入4%的谷氨酸鈉制成發(fā)酵培養(yǎng)基，121℃滅菌15 min待用。

5、接種3％的枯草芽孢桿菌Z-115，在37℃的條件下發(fā)酵50h。

6、發(fā)酵液于4000r/min離心10min除去菌體，上清液加入2.5倍體積無水乙醇，搖勻，4000r/min、5min離心得沉淀，沉淀用蒸餾水溶解，透析過夜，透析液加2倍體積無水乙醇，得到的沉淀物在105℃烘箱中干燥，得到γ-聚谷氨酸粗品，產(chǎn)量為17.8g/L。

實施例2

采用實施例1的方法制備γ-聚谷氨酸，不同的是，步驟2采用的過程是：加入1mol/L的硝酸溶液，直至完全浸沒啤酒糟，在70℃的條件下水解3h。γ-聚谷氨酸的最終產(chǎn)量為18.8g/L。

實施例3

采用實施例1的方法制備γ-聚谷氨酸，不同的是，步驟5采用的過程是：接種5％的枯草芽孢桿菌，在37℃的條件下發(fā)酵60h，γ-聚谷氨酸的最終產(chǎn)量為19.2g/L。