[發(fā)明專利]生產(chǎn)葡糖淀粉酶和/或蛋白酶的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410423138.2
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN105087373A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 連思琪;林志泉
• 申請（專利權(quán)）人: 香港城市大學(xué)
• 主分類號: C12M1/38
• 分類號: C12M1/38;C12M1/34;C12M1/04;C12M1/00;C12N9/34;C12N9/50;C12R1/69;C12R1/665
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 吳小瑛;鄒宗亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通過發(fā)酵有機廢棄物來生產(chǎn)葡糖淀粉酶和/或蛋白酶的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

有機廢棄物，尤其是食物廢棄物一直是許多發(fā)達國家如美國、英國、日本和韓國的普遍問題。這一問題也在許多亞洲城市中非常嚴重。尤其是在人口稠密的城市如香港，這是因為可用作垃圾填埋的地方很有限。

以香港為例，每天產(chǎn)生約3584噸的食物廢棄物。這些食物廢棄物中三分之一來源于商業(yè)和工業(yè)部門，其余來自家居。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，食物廢棄物占香港產(chǎn)生的都市固體廢棄物總量的約40％。

通常的有機廢棄物，尤其是食物廢棄物對環(huán)境管理構(gòu)成巨大挑戰(zhàn)的原因有很多。首先，合適的垃圾填埋場逐漸耗盡。其次，由于高含水量和可能產(chǎn)生二噁英，不適合焚燒處理食物廢棄物。二噁英在某些動物中是致癌和致畸的。再次，通過傳統(tǒng)處理方法處理食物廢棄物常會導(dǎo)致其它類型的污染。

回收可能是減輕食物廢棄物填埋負擔(dān)的一種方式。然而，傳統(tǒng)的食物廢棄物的回收方法包括用于生產(chǎn)動物飼料和肥料。然而，當(dāng)用于生產(chǎn)肥料和動物飼料時，使食物廢棄物脫鹽往往產(chǎn)生大量的廢水，這將導(dǎo)致進一步的衛(wèi)生問題。

本發(fā)明的意圖通過將有機廢棄物和特定的食物廢棄物轉(zhuǎn)化為有用的產(chǎn)物而不造成難以管理的問題。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)葡糖淀粉酶和/或蛋白酶的系統(tǒng)，其包括填充床固態(tài)發(fā)酵生物反應(yīng)器，在該生物反應(yīng)器中有機廢棄物作為發(fā)酵底物，該系統(tǒng)提供了用于控制發(fā)酵底物含水量的噴嘴，用于供給空氣使空氣穿過生物反應(yīng)器的發(fā)酵底物填充床的裝置，用于分析生物反應(yīng)器中氣體含量的裝置，用于監(jiān)測生物反應(yīng)器中溫度的裝置，用于控制生物反應(yīng)器溫度的裝置，可獲得生物反應(yīng)器中樣品的孔以及用于從生物反應(yīng)器中收集酶溶液的裝置，酶溶液包含葡糖淀粉酶和/或蛋白酶。

優(yōu)選地，生物反應(yīng)器可接收作為發(fā)酵劑的泡盛曲霉(Aspergillusawamori)和米曲霉(Aspergillusoryzae)中的至少一種。

發(fā)酵底物可以是烘焙廢棄物。烘焙廢棄物可包括面包廢棄物、蛋糕廢棄物和糕點廢棄物中的至少一種。

在一個實施方式中，噴嘴可適用于將滅菌水引入所述生物反應(yīng)器中。噴嘴可布置在所述生物反應(yīng)器的頂部區(qū)域。噴嘴可適于保持生物反應(yīng)器中的發(fā)酵底物的含水量在60-80wt％。例如，65-70wt％。

在一個實施方式中，空氣供給裝置可以包括過濾裝置，以防止污染?？諝夤┙o裝置可適用于從生物反應(yīng)器的底部區(qū)域引入過濾的空氣。

系統(tǒng)可以包括用于接收排出生物反應(yīng)器的空氣的裝置?？諝饨邮昭b置可以被連接到空氣分析裝置上，并在空氣分析裝置的上游。系統(tǒng)可以包括處于生物反應(yīng)器的頂部區(qū)域?qū)⒖諝馀懦鲋量諝饨邮昭b置的出口。

空氣供給裝置可適于將空氣引入生物反應(yīng)器之前使空氣潮濕。

合適地，溫度控制裝置可以是水套的形式，以去除在系統(tǒng)操作期間產(chǎn)生的熱量。

有利地，生物反應(yīng)器可以提供使酶溶液排出的孔。該孔可布置在所述生物反應(yīng)器的底部區(qū)域。

系統(tǒng)產(chǎn)生的蛋白酶可包括絲氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和金屬蛋白酶中的至少一種。

優(yōu)選地，發(fā)酵反應(yīng)器可以是圓柱形輪廓，圍成容納發(fā)酵底物的腔。

在一個實施方式中，可以于發(fā)酵反應(yīng)器的側(cè)壁橫向延伸多個平臺部件，且部件相互間隔放置，平臺部件用于支撐發(fā)酵底物。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)葡糖淀粉酶和/或蛋白酶的方法，其包括以下步驟：提供圓柱體填充床固態(tài)發(fā)酵生物反應(yīng)器，提供有機廢棄物作為用于在生物反應(yīng)器中使用的發(fā)酵底物，提供生物反應(yīng)器中的平臺部件并且該部件從生物反應(yīng)器的側(cè)壁橫向延伸，平臺部件支撐發(fā)酵底物并彼此間隔放置，在生物反應(yīng)器中引入泡盛曲霉和米曲霉以用于生產(chǎn)作為生物催化劑的酶，該生物催化劑用于有機廢棄物的固態(tài)發(fā)酵，并且提供用于控制發(fā)酵底物含水量的噴嘴。

附圖說明

本發(fā)明的一些實施方式將在下面參考附圖進行說明，其中：

圖1是本發(fā)明的發(fā)酵生物反應(yīng)器的一個實施方式的照片；

圖2示出了本發(fā)明的發(fā)酵生物反應(yīng)器的一個實施方式的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；

圖3是圖2的發(fā)酵生物反應(yīng)器的不同組件的示意圖；

圖4是一個試驗中泡盛曲霉的葡糖淀粉酶活性(來自發(fā)酵底物的樣品)與發(fā)酵時間的關(guān)系的曲線圖；

圖5是一個試驗中米曲霉的蛋白酶活性(來自發(fā)酵底物的樣品)與發(fā)酵時間的關(guān)系的曲線圖；