本發(fā)明涉及一種利用餐廚垃圾發(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)：

餐廚垃圾是居民在生活消費(fèi)過程中形成的生活廢物，主要包括糧食、蔬菜、油脂和肉骨等，極易腐爛變質(zhì)，散發(fā)惡臭。但是餐廚垃圾為生物質(zhì)廢棄物，有機(jī)物含量高，主要包括淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等，可作為生物質(zhì)能源再度利用。目前，中國(guó)城市每年產(chǎn)生餐廚垃圾不低于6000萬噸，并呈現(xiàn)快速上升趨勢(shì)。除直接或間接作為畜禽飼料外，多數(shù)餐廚垃圾則進(jìn)行填埋處理，每日填埋量達(dá)到4000噸，造成餐廚垃圾并未得到很好利用，同時(shí)占用大量土地并產(chǎn)生大量滲濾液，對(duì)環(huán)境造成二次污染。

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(jià)格過高缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(duì)枯草芽孢桿菌生產(chǎn)聚谷氨酸的促進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(duì)數(shù)生長(zhǎng)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(shí)際應(yīng)用中存在著發(fā)酵培養(yǎng)基成本高的缺點(diǎn)，限制了它的廣泛推廣與應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用餐廚垃圾發(fā)酵生產(chǎn)γ-聚谷氨酸的方法，該方法解決了目前餐廚垃圾污染環(huán)境和γ-聚谷氨酸發(fā)酵培養(yǎng)基成本過高的問題。國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)還沒有利用餐廚垃圾發(fā)酵生產(chǎn)γ-聚谷氨酸這方面的任何相關(guān)報(bào)道。

具體技術(shù)方案如下：

（1）將餐廚垃圾濾干、粉碎；

（2）加入0.1mol/L的硝酸溶液，直至完全浸沒餐廚垃圾，在50-70℃的條件下水解0.5-1h；

（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)酵液中的聚谷氨酸。

上述方法中，步驟（1）中，將餐廚垃圾進(jìn)行分選，剔除里面不能利用的塑料、泥土等雜物；將垃圾置于餐廚垃圾專用壓縮脫水機(jī)中使垃圾內(nèi)的水分充分排出，脫水后的含水率低于50%；將垃圾粉碎至平均顆粒度小于20mm。

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)明利用餐廚垃圾生產(chǎn)γ-聚谷氨酸，為餐廚垃圾的無害化處理提供一條新的途徑，適合國(guó)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(diǎn)：

（1）本發(fā)明解決了餐廚垃圾對(duì)環(huán)境的污染問題，首次提出利用餐廚垃圾來生產(chǎn)附加值高的聚谷氨酸。

（2）利用廚余垃圾生產(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）目前餐廚垃圾的預(yù)處理一般均采用加入淀粉酶或纖維素酶以提高餐廚垃圾的糖化率，但酶制劑價(jià)格昂貴，導(dǎo)致處理成本過高缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本發(fā)明采用的是硝酸，處理成本更低。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)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(duì)其進(jìn)行限定。如無特別說明，下述實(shí)施例中出現(xiàn)的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。

實(shí)施例1

采用下述方法制備γ-聚谷氨酸：

1、將餐廚垃圾進(jìn)行分選，剔除里面不能利用的塑料、泥土等雜物；然后，將垃圾置于餐廚垃圾專用壓縮脫水機(jī)中使垃圾內(nèi)的水分充分排出，脫水后的含水率低于50%；最后，將垃圾粉碎至平均顆粒度小于20mm。

2、加入0.1mol/L的硝酸溶液，直至完全浸沒餐廚垃圾，在50℃的條件下水解0.5h。

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19.5g/L。

實(shí)施例2

采用實(shí)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0.1mol/L的硝酸溶液，直至浸沒餐廚垃圾，在60℃的條件下水解1h。γ-聚谷氨酸的最終產(chǎn)量為20.2g/L。

實(shí)施例3

采用實(shí)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20.8g/L。