CN106190866A - 一种冬虫夏草发酵废液的再利用方法 - Google Patents

一种冬虫夏草发酵废液的再利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明以冬虫夏草真菌经液体深层发酵并提取菌丝后产生的废液为原料，经过处理后除去了抑制冬虫夏草真菌生长的抑制物质，并保留了对冬虫夏草真菌生长和繁殖有利的物质，达到了既减少了对资源的浪费，又解决了发酵液对环境造成污染的问题，并且提高了冬虫夏草菌丝体的产量的综合良好效果。

Description

一种冬虫夏草发酵废液的再利用方法
技术领域
本发明涉及生物发酵工程领域，具体而言，涉及一种冬虫夏草发酵废液的再利用方法。
背景技术
冬虫夏草又名虫草、冬虫草、夏草冬虫。为麦角菌科植物冬虫夏草菌寄生在蝙蝠科昆虫幼虫体上的子坐及幼虫尸体内为菌核的复合体。主产于四川、青海、西藏、云南等地。夏至前后挖取，晒干或烘干，生用。现代研究表明，冬虫夏草具有重要的食用、药用和其它经济价值，虫草中含有丰富的虫草酸、虫草素及各类氨基酸等营养物质，具有扩张气管、镇静、抗各类细菌、降血压的功效。近年来，美国、日本等相继报道虫草具有提高人体抑止肿瘤能力，能加强人体排异作用。解放后我国也对食用菌和冬虫夏草的人工引种、驯化、栽培、遗传、应用等方面进行了很多研究。
目前我国冬虫夏草培养大部分是人工栽培培养，由于受地理环境、气候、水土及虫草品种等各方面的自然条件影响，冬虫夏草的质量和产量极不稳定，难于实现规模产业化。采用深层发酵生产虫草菌丝体，一方面很容易从培养液中分离和提取出各种有效成份物质，例如提取虫草酸、虫草素、虫草多糖等有用物质和具有抗癌作用的冬虫夏草素及多种氨基酸，另一方面利用大容积的发酵罐内培养能够提高产量，保证筛选用药的物质来源，缓解虫草资源的紧张状况。
冬虫夏草的人工培养的过程中，经发酵后的菌丝体一般只占发酵物总量的3％左右，而将其余97％的发酵液当作废液弃去，对发酵液成分进行分析后发现，虫草多糖的发酵废液内含有多种蛋白质、氨基酸、维生素、D-甘露糖、麦角甾醇、和微量元素，如果直接将虫草发酵废液弃去，则不但浪费资源，同时也会造成环境污染。因此，本领域亟需一种能够回收利用虫草发酵废液，降低资源浪费和环境污染的方法。
本领域已有将生物发酵产生的废液经过处理后再次作为培养基的组成部分循环使用，但基于发酵菌种和产物的不同，如何循环利用生物发酵废液，并没有固定的方法，也不可能借鉴已有方法而直接套用，而是需要根据菌种发酵废液的具体情况，通过不断的尝试才能得出。生物发酵产生的废液中除了包含上述有效成分以及一些残糖之外，还包括一些能够抑制微生物生长的物质，为了实现发酵废液的循环利用，需要对这些抑制物质进行处理，消除对菌种生长繁殖的抑制。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种能够有效回收和利用冬虫夏草发酵废液的方法，即将发酵废液在添加特定的营养物质后按照特定比例返回培养基循环利用的方法。具体步骤如下：
(1)收集冬虫夏草真菌经液体深层发酵并提取菌丝后产生的废液，采用板框过滤器进行过滤，收集滤液A；
(2)用增压泵将滤液A泵入排渣三级机械精密过滤器进行处理，得到滤液B；
(3)将滤液B浓缩至其原体积的1/10，得到浓缩发酵液C；
(4)将浓缩发酵液C进行超滤，得到超滤发酵液D；
(5)在超滤发酵液D中补加新的营养物质，得到可循环利用的发酵液E；
(6)将可循环利用的发酵液E返回三级培养基。
具体而言，步骤(1)中的冬虫夏草真菌为(Cordyceps sinensis)的无性型-中国被毛孢(Hirsutella sinensis Liu，Guo，Yu et Zeng)；板框过滤时的压力0.35-0.45Mpa，经300目滤布过滤；
步骤(2)中，使用排渣三级机械精密过滤器精密过滤滤液A的具体过程为，在排渣三级机械精密过滤器内依次通过100μm一级精密过滤器、10μm二级精密过滤器和1μm二级精密过滤器处理；
步骤(3)中，浓缩温度为60-70℃；
步骤(4)中，超滤使用的超滤膜的截留分子量为500道尔顿，进水压力1.2-1.3Mpa，超滤温度20-30℃，pH值为6.2～6.8；
步骤(5)中，按百分质量补加的营养物质如下：蚕豆粉5.5-6％、玉米粉4.5-5％、葡萄糖6-7％、酵母膏2.0-2.5％、蛋白胨1.2-1.8％、硫酸镁0.4-0.8％、磷酸氢二钾0.05-0.1％。
步骤(6)中，原三级培养基与加入的发酵液E的体积比为3：1-5：1。
本发明具有如下优点和积极效果：
本发明以冬虫夏草真菌经液体深层发酵并提取菌丝后产生的废液为原料，经过处理后除去了抑制冬虫夏草真菌生长的抑制物质，并保留了对冬虫夏草真菌生长和繁殖有利的物质，有效利用了冬虫夏草发酵废液中残存的营养物质，并通过循环使用回收的发酵液，意外的发现其可提高冬虫夏草菌丝体的产量。通过该方法，达到了既减少了对资源的浪费，又解决了发酵液对环境造成污染的问题，并且提高了冬虫夏草菌丝体的产量的综合良好效果，同时降低了企业生产的成本，提高了产业的附加值，具有广阔的应用前景。
附图说明
附图1为本发明循环利用冬虫夏草发酵废液的流程示意图。
具体实施方式
实施例1
(1)收集冬虫夏草真菌经液体深层发酵并提取菌丝后产生的废液，采用板框过滤器进行过滤，收集滤液A；冬虫夏草真菌为(Cordyceps sinensis)的无性型-中国被毛孢(Hirsutella sinensis Liu，Guo，Yu et Zeng)；板框过滤时的压力0.35Mpa，经300目滤布过滤；具体的发酵过程可参见中国专利CN201210389147.5的说明书。
(2)用增压泵将滤液A泵入排渣三级机械精密过滤器进行处理，得到滤液B，使用排渣三级机械精密过滤器精密过滤滤液A的具体过程为，在排渣三级机械精密过滤器内依次通过100μm一级精密过滤器、10μm二级精密过滤器和1μm二级精密过滤器处理；
(3)将滤液B浓缩至其原体积的1/10，得到浓缩发酵液C，浓缩温度为60℃；
(4)将浓缩发酵液C进行超滤，得到超滤发酵液D，超滤使用的超滤膜的截留分子量为500道尔顿，进水压力1.3Mpa，超滤温度20℃，pH值为6.2；
(5)在超滤发酵液D中补加新的营养物质，得到可循环利用的发酵液E，按百分质量补加的营养物质如下：蚕豆粉6％、玉米粉4.5％、葡萄糖7％、酵母膏2.0％、蛋白胨1.2％、硫酸镁0.4％、磷酸氢二钾0.1％；
(6)将可循环利用的发酵液E返回三级培养基继续发酵，原三级培养基与加入的发酵液E的体积比为3：1，经过四级发酵后分离回收生成的菌丝体，烘干，粉碎，测定菌丝体的产量以及产品质量。
实施例2
(1)收集冬虫夏草真菌经液体深层发酵并提取菌丝后产生的废液，采用板框过滤器进行过滤，收集滤液A；冬虫夏草真菌为(Cordyceps sinensis)的无性型-中国被毛孢(Hirsutella sinensis Liu，Guo，Yu et Zeng)；板框过滤时的压力0.4Mpa，经300目滤布过滤；具体的发酵过程可参见中国专利CN201210389147.5的说明书。
(2)用增压泵将滤液A泵入排渣三级机械精密过滤器进行处理，得到滤液B，使用排渣三级机械精密过滤器精密过滤滤液A的具体过程为，在排渣三级机械精密过滤器内依次通过100μm一级精密过滤器、10μm二级精密过滤器和1μm二级精密过滤器处理；
(3)将滤液B浓缩至其原体积的1/10，得到浓缩发酵液C，浓缩温度为65℃；
(4)将浓缩发酵液C进行超滤，得到超滤发酵液D，超滤使用的超滤膜的截留分子量为500道尔顿，进水压力1.2Mpa，超滤温度25℃，pH值为6.5；
(5)在超滤发酵液D中补加新的营养物质，得到可循环利用的发酵液E，按百分质量补加的营养物质如下：蚕豆粉5.8％、玉米粉4.8％、葡萄糖6.5％、酵母膏2.2％、蛋白胨1.5％、硫酸镁0.6％、磷酸氢二钾0.07％；
(6)将可循环利用的发酵液E返回三级培养基继续发酵，原三级培养基与加入的发酵液E的体积比为4：1，经过四级发酵后分离回收生成的菌丝体，烘干，粉碎，测定菌丝体的产量以及产品质量。
实施例3
(1)收集冬虫夏草真菌经液体深层发酵并提取菌丝后产生的废液，采用板框过滤器进行过滤，收集滤液A；冬虫夏草真菌为(Cordyceps sinensis)的无性型-中国被毛孢(Hirsutella sinensis Liu，Guo，Yu et Zeng)；板框过滤时的压力0.45Mpa，经300目滤布过滤；具体的发酵过程可参见中国专利CN201210389147.5的说明书。
(2)用增压泵将滤液A泵入排渣三级机械精密过滤器进行处理，得到滤液B，使用排渣三级机械精密过滤器精密过滤滤液A的具体过程为，在排渣三级机械精密过滤器内依次通过100μm一级精密过滤器、10μm二级精密过滤器和1μm二级精密过滤器处理；
(3)将滤液B浓缩至其原体积的1/10，得到浓缩发酵液C，浓缩温度为70℃；
(4)将浓缩发酵液C进行超滤，得到超滤发酵液D，超滤使用的超滤膜的截留分子量为500道尔顿，进水压力1.3Mpa，超滤温度30℃，pH值为6.8；
(5)在超滤发酵液D中补加新的营养物质，得到可循环利用的发酵液E，按百分质量补加的营养物质如下：蚕豆粉5.5％、玉米粉5％、葡萄糖6％、酵母膏2.5％、蛋白胨1.8％、硫酸镁0.8％、磷酸氢二钾0.05％；
(6)将可循环利用的发酵液E返回三级培养基继续发酵，原三级培养基与加入的发酵液E的体积比为5：1，经过四级发酵后分离回收生成的菌丝体，烘干，粉碎，测定菌丝体的产量以及产品质量。
对比例1
配置冬虫夏草真菌的无性型-中国被毛孢三级补加培养液，具体成分为(按百分质量)：蚕豆粉6％、玉米粉4.5％、葡萄糖7％、酵母膏2.0％、蛋白胨1.2％、硫酸镁0.4％、磷酸氢二钾0.1％，其余为水；将该补加培养液加入三级培养基继续发酵，原三级培养基与加入的补加培养液的体积比为3：1，经过四级发酵后分离回收生成的菌丝体，烘干，粉碎，测定菌丝体的产量以及产品质量。
对比例2
配置冬虫夏草真菌的无性型-中国被毛孢三级培养液，具体成分为(按百分质量)：蚕豆粉5.8％、玉米粉4.8％、葡萄糖6.5％、酵母膏2.2％、蛋白胨1.5％、硫酸镁0.6％、磷酸氢二钾0.07％，其余为水；将该补加培养液加入三级培养基继续发酵，原三级培养基与加入的补加培养液的体积比为4：1,经过四级发酵后分离回收生成的菌丝体，烘干，粉碎，测定菌丝体的产量以及产品质量。
对比例3
配置冬虫夏草真菌的无性型-中国被毛孢三级培养液，具体成分为(按百分质量)：蚕豆粉5.5％、玉米粉5％、葡萄糖6％、酵母膏2.5％、蛋白胨1.8％、硫酸镁0.8％、磷酸氢二钾0.05％，其余为水；将该补加培养液加入三级培养基继续发酵，原三级培养基与加入的补加培养液的体积比为5：1,经过四级发酵后分离回收生成的菌丝体，烘干，粉碎，测定菌丝体的产量以及产品质量。
对比例4
按照CN201210389147.5实施例5中的方法进行发酵，在三级发酵时不添加培养基，经过四级发酵后分离回收生成的菌丝体，烘干，粉碎，测定菌丝体的产量以及产品质量。
按《中华人民共和国药典2005年版》中所记载的测定方法，将实施例1-3所制得的产品与对比例1-4所制得的产品进行对比试验，结果见下表：
由上述测定结果可以发现，发酵液经过处理后返回添加至三级培养基中，既减少了对资源的浪费，又解决了发酵液对环境造成污染的问题，同时还意外的发现可以提高冬虫夏草发酵所得的菌丝体的产量以及质量，推测出现该效果的原因为冬虫夏草的发酵废液中含有对冬虫夏草真菌生长和繁殖或者对产生有效代谢产物有利的物质成分。

Claims (9)

1.一种回收和利用冬虫夏草发酵废液的方法，其特征在于，所述方法包括收集发酵废液，过滤，精滤，浓缩，超滤，添加营养物质，返回培养基。
2.根据权利要求1所述的一种回收和利用冬虫夏草发酵废液的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：
(1)收集冬虫夏草真菌经液体深层发酵并提取菌丝后产生的废液，采用板框过滤器进行过滤，收集滤液A；
(2)用增压泵将滤液A泵入排渣三级机械精密过滤器进行处理，得到滤液B；
(3)将滤液B浓缩至其原体积的1/10，得到浓缩发酵液C；
(4)将浓缩发酵液C进行超滤，得到超滤发酵液D；
(5)在超滤发酵液D中补加新的营养物质，得到可循环利用的发酵液E；
(6)将可循环利用的发酵液E返回三级培养基。
3.根据权利要求2所述的一种回收和利用冬虫夏草发酵废液的方法，其特征在于：步骤(1)中的冬虫夏草真菌为(Cordyceps sinensis)的无性型-中国被毛孢(Hirsutellasinensis Liu，Guo，Yu et Zeng)。
4.根据权利要求2所述的一种回收和利用冬虫夏草发酵废液的方法，其特征在于：步骤(1)中板框过滤时的压力0.35-0.45Mpa，经300目滤布过滤。
5.根据权利要求2所述的一种回收和利用冬虫夏草发酵废液的方法，其特征在于：步骤(2)中，使用排渣三级机械精密过滤器精密过滤滤液A的具体过程为，在排渣三级机械精密过滤器内依次通过100μm一级精密过滤器、10μm二级精密过滤器和1μm二级精密过滤器处理。
6.根据权利要求2所述的一种回收和利用冬虫夏草发酵废液的方法，其特征在于：步骤(3)中，浓缩温度为60-70℃。
7.根据权利要求2所述的一种回收和利用冬虫夏草发酵废液的方法，其特征在 于：步骤(4)中，超滤使用的超滤膜的截留分子量为500道尔顿，进水压力1.2-1.3Mpa，超滤温度20-30℃，pH值为6.2～6.8。
8.根据权利要求2所述的一种回收和利用冬虫夏草发酵废液的方法，其特征在于：步骤(5)中，按百分质量补加的营养物质如下：蚕豆粉5.5-6％、玉米粉4.5-5％、葡萄糖6-7％、酵母膏2.0-2.5％、蛋白胨1.2-1.8％、硫酸镁0.4-0.8％、磷酸氢二钾0.05-0.1％。
9.根据权利要求2所述的一种回收和利用冬虫夏草发酵废液的方法，其特征在于：步骤(6)中，原三级培养基与加入的发酵液E的体积比为3：1-5：1。
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