利福霉素SV鈉鹽藥渣制取粗蛋白的工藝研究
摘 要： 對利福平生產中利福霉素SV鈉鹽藥渣的流體類型、傳質、傳熱等物化性質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1 000t干基產品，年利潤約為40萬元。
關鍵詞： 藥渣； 蛋白質； 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
據統計，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、應用價值、處理方法及經濟效益進行了研究。
1 利福霉素SV鈉鹽藥渣的物化性質分析
利福霉素SV鈉鹽是利福平的醫藥中間體，正常情況下，每生產1 t SV鈉鹽至少要產生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％ ，蛋白質含量為8％ 以上。蛋白質溶液是復雜的膠體系統，通常情況下固體分散物質的顆粒大小為l～100毫微米，在蛋白質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，膠體越穩定，因而蛋白質水溶液是一種穩定的親水膠體溶液。利福霉素SV鈉鹽具有蛋白質溶液親水性質，同時由于粗纖維等其它雜質的存在，使其物質傳遞和熱傳遞都較蛋白質溶液困難，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價值
利福霉素SV鈉鹽藥渣的主要成分為殘留的培養基、生產抗生素的菌絲體及殘留抗生素等。其發酵培養基主要有魚粉、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。本藥渣經干燥后的組成為(干基)粗蛋白質30。5％ ，粗脂肪5．0％ ，粗纖維7。3％ ，灰粉10．6％ 。經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，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，會在動物體內積累，從而對人體健康產生不利影響；耐藥性病原菌也會引發抗藥性，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生和抗生素體內殘留。因而利福平藥渣經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
日前我國現有藥渣的處理方法有物理法、化學堿法、生物發酵法。從經濟效益的角度出發，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，二是直接干燥不經濟。實驗研究發現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，選擇適當的鹽析劑可降低成本，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的主要原因。鹽析法是在中性鹽作用下，降低蛋白質膠體溶液的雙電層排斥電位，使膠體體系不穩定，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
選擇鹽析劑要根據藥渣處理后的物理狀態是否有利于機械脫水，在一定優化處理條件下，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干裂現象，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 經濟和社會效益分析
4．1 經濟效益
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規模，產品單耗及成本如表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，將每噸干基產品折成噸產品，則每年產1 120 t產品。由市場調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2o0 t利福霉素SV鈉生產規模的工廠，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境的污染。
5 結 論
(1)經中科生測(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，即減少了環境污染，又緩解了短缺的蛋白源，年產1 00o t干基產品的年利潤約40萬元。具有良好的社會效益和經濟效益。
參考文獻
[1] 葉元上．抗生素藥渣的飼料利用及四環素藥渣的養鯉試驗[J]．飼料工業，1994，9(5)：161—165
[2] 姜作任．利福平藥渣替代產蛋雞日糧中部分豆餅的試驗[J]．飼料博覽，1996，11(1)：192—1963
[3] 張國安，許雪鉸，張素艷，等．蛋白質組的分離與分析及其應用進展[J]．分析化學．2003，31(5)：611—615
[4] 嚴希康．生化分離技術[M]．上海：華東理工大學出版社．1998．368
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