利福霉素SV鈉鹽藥渣制取粗蛋白的工藝研究
摘 要： 對利福平生產(chǎn)中利福霉素SV鈉鹽藥渣的流體類型、傳質(zhì),、傳熱等物化性質(zhì)及制取蛋白飼料的可行性進行了研究,。確定了用該藥渣制取粗蛋白的工藝流程，考察了鋁系,、鐵系,、鈣系及無機高分子水處理劑對藥渣的處理效果。結果表明,，采用鈣系機械脫水率可達64％ 以上,，干燥后可制得含39％ 的粗蛋白，年產(chǎn)1 000t干基產(chǎn)品,，年利潤約為40萬元,。
關鍵詞： 藥渣； 蛋白質(zhì),； 機械脫水率
中圖分類號： TQ 460．9 文獻標識碼： A 文章編號： 1671—0460(2003)04 0229—03
據(jù)統(tǒng)計,，我國每年有50萬t左右的抗生素藥渣[1],。這些藥渣除含水70％ 90％ 以外，還含10％ ～3O％粗蛋白,、多種氨基酸等組分,。若處理不當，則對環(huán)境造成嚴重的污染,。而我國目前對蛋白飼料的市場需求量大,，據(jù)報道供求關系達l：l0，使每年我國魚粉進口量很大。近年來利用抗生素藥渣取蛋白飼料的報道很多,，但對利福霉素SV鈉鹽藥渣進行深入研究的很少,，本文就利福霉素SV鈉鹽藥渣的物化性質(zhì)、應用價值,、處理方法及經(jīng)濟效益進行了研究。
1 利福霉素SV鈉鹽藥渣的物化性質(zhì)分析
利福霉素SV鈉鹽是利福平的醫(yī)藥中間體,，正常情況下,，每生產(chǎn)1 t SV鈉鹽至少要產(chǎn)生16 t藥渣。此藥渣為黃色粘稠糊狀物,，為非牛頓型流體。常溫下,，相對密度為1．043×103 g／cITl3,，pH=6，含水87％ ～89％ ,，蛋白質(zhì)含量為8％ 以上,。蛋白質(zhì)溶液是復雜的膠體系統(tǒng)，通常情況下固體分散物質(zhì)的顆粒大小為l～100毫微米,，在蛋白質(zhì)顆粒表面分布著各種親水基團,，如一COOH、一NH2,、一OH,，這些親水基團與水分子的水合作用，使顆粒表面形成一層水膜,，顆粒間被分隔開,，水膜愈大，膠體越穩(wěn)定,，因而蛋白質(zhì)水溶液是一種穩(wěn)定的親水膠體溶液,。利福霉素SV鈉鹽具有蛋白質(zhì)溶液親水性質(zhì),，同時由于粗纖維等其它雜質(zhì)的存在，使其物質(zhì)傳遞和熱傳遞都較蛋白質(zhì)溶液困難,，以至于不能采用直接脫水干燥的工藝,。必須精選水處理劑,，進行鹽析一脫水一千燥,。
2 藥渣利用價值與殘留抗生素利弊分析
2．1 藥渣主要成分和營養(yǎng)價值
利福霉素SV鈉鹽藥渣的主要成分為殘留的培養(yǎng)基、生產(chǎn)抗生素的菌絲體及殘留抗生素等,。其發(fā)酵培養(yǎng)基主要有魚粉,、花生粉、豆餅粉,、葡萄糖等,。這些原料本身就是很好的蛋白飼料，菌絲體也是上等的微生物蛋白飼料,。本藥渣經(jīng)干燥后的組成為(干基)粗蛋白質(zhì)30,。5％ ，粗脂肪5．0％ ,，粗纖維7,。3％ ，灰粉10．6％ ,。經(jīng)生化檢驗含有除色氨酸以外l8種氨基酸,，酵母細胞活率為88％。并含有一定的磷等礦物質(zhì),，以氯計的鹽份含量極低,，從以上情況分析，此藥渣無疑是極好的蛋白飼料,。
2．2 藥渣中殘留抗生素的損益分析
該藥渣為發(fā)酵廢渣,，抗生素的殘留量一般為1．2～6．5 mg／kg藥渣。其不利的方面是殘留抗生素在飼料中長期存在,，會在動物體內(nèi)積累,，從而對人體健康產(chǎn)生不利影響；耐藥性病原菌也會引發(fā)抗藥性,，從而給疾病的預防和治療造成較大困難,。其有利的因素是，抗生素作為一種飼料添加劑可起到保健,、防病,、促進生長的作用，從而使飼料成本大大降低。文獻報道[2,3],，采用限時使用,，交替使用，高溫處理等方法,，可防止耐藥性病原菌的產(chǎn)生和抗生素體內(nèi)殘留,。因而利福平藥渣經(jīng)加工后作為全價飼料的蛋白原料，而非直接使用是完全可行的,。
3 加工工藝研究
日前我國現(xiàn)有藥渣的處理方法有物理法,、化學堿法、生物發(fā)酵法,。從經(jīng)濟效益的角度出發(fā),，采用物理法工藝流程簡單、易操作,、投資少,、運行費用低。但由于利福霉素SV鈉鹽藥渣流動性差,，含水量大且部分含水為結構水的特點,，采用直接干燥的方法是不可取的,，一是工藝行不同,，二是直接干燥不經(jīng)濟。實驗研究發(fā)現(xiàn)采用鹽析法藥渣的機械脫水率高,，脫水后的藥渣可干燥性能好,，選擇適當?shù)柠}析劑可降低成本，打通工藝是完全可行的,，其工藝如圖1所示,。
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3．1 鹽析原理
通常發(fā)酵液中細胞或菌體帶有負電荷,，由于靜電引力的作用使溶液中帶相反的粒子(即正電荷)被吸引在其周圍,，在界面上形成了雙電層。雙電層的存在是膠粒能保持分散狀態(tài)的主要原因,。鹽析法是在中性鹽作用下,，降低蛋白質(zhì)膠體溶液的雙電層排斥電位，使膠體體系不穩(wěn)定,，從而達到提高機械脫水率和脫水速率的凝聚方法[3],。
3．2 鹽析劑對機械脫水率的影響
選擇鹽析劑要根據(jù)藥渣處理后的物理狀態(tài)是否有利于機械脫水，在一定優(yōu)化處理條件下，鋁系,、鐵系,、鈣系及無機高分子水處理劑對利福霉素SV鈉鹽藥渣鹽析的機械脫水率影響如表1所示。
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由表1結果可知,，加人適量的鹽析劑，均可使藥渣機械脫水率顯著提高,，并使藥渣的流動性,、可干燥性明顯變好。其中鐵系,、鈣系較好,，由于采用鈣系比鐵系每噸干基產(chǎn)品減少藥劑費用30o元左右，為了避免氯的殘留,，應選擇氫氧化鈣,。另外，鈣系與微量的有機高分子絮凝劑的復合使用,，可提高機械脫水速率,。
3．3 機械脫水方式的選擇
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由表2可以看出，真空抽濾脫水明顯優(yōu)于離心脫水,。其原因是利福霉素SV鈉鹽藥渣的密度與水的密度非常接近,，所以離心脫水效果不佳，而真空抽濾的濾餅出現(xiàn)干裂現(xiàn)象,，說明效果良好,，故應選擇真空抽濾為利福霉素SV鈉鹽藥渣的機械脫水方式。
4 經(jīng)濟和社會效益分析
4．1 經(jīng)濟效益
使用鈣系,，以鹽析一脫水一千燥一粉碎為工藝,，按1 000 t(干基)／a規(guī)模，產(chǎn)品單耗及成本如表3所示,。
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管理費,、銷售費、人工費及能耗和化學藥劑費總計850元左右,，將每噸干基產(chǎn)品折成噸產(chǎn)品,，則每年產(chǎn)1 120 t產(chǎn)品。由市場調(diào)研蛋白飼料的粗蛋白含量在1 100元～1 300元／t,，按1 2o0元／t計,，則噸利潤為(1 200—850)×1．12=392．50元,。
4．2 社會效益
利福霉素SV鈉鹽藥渣制取蛋白飼料的社會效益是顯著的，對一個年產(chǎn)2o0 t利福霉素SV鈉生產(chǎn)規(guī)模的工廠,，至少可以減少1 000 t(含氮為5％)的干基排放物,，極大減少廢渣和廢液對環(huán)境的污染。
5 結 論
(1)經(jīng)中科生測(氨)字(98)第209號測定,，利用SV鈉鹽藥渣制取的粗蛋白含為39％ 并含有除色氨酸以外的18種氨基酸及一定量的粗纖維和粗脂肪,。用其作為蛋白源加工成全價飼料是完全可行的。
(2)采用鹽析一脫水一千燥的工藝,，脫水率高,，可干燥性能好有利于打通工藝。
(3)利福霉素SV鈉鹽藥渣制取蛋白飼料,，即減少了環(huán)境污染,，又緩解了短缺的蛋白源，年產(chǎn)1 00o t干基產(chǎn)品的年利潤約40萬元,。具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益,。
參考文獻
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[3] 張國安,，許雪鉸,，張素艷，等．蛋白質(zhì)組的分離與分析及其應用進展[J]．分析化學．2003,，31(5)：611—615
[4] 嚴?？担蛛x技術[M]．上海：華東理工大學出版社．1998．368
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