我国每年产生约200多万吨抗生素菌渣,抗生素菌渣为危险固体废弃物,其安全处置及利用引起广泛关注。抗生素菌渣主要由抗生素菌丝体组成,菌丝体中富含蛋白质等有机物,其中蛋白质的含量约占干菌丝质量的50%。本论文作者所在团队提出了将抗生素菌丝溶解,并进一步制备氨基酸等营养物质,用于发酵培养,实现抗生素菌丝厂内循环利用的新思路。本文以青霉素菌丝为研究对象,研究碱热法、酸热法和低温氢氧化钠/尿素溶液体系溶解青霉素菌丝过程,建立相应的最佳溶解工艺。在此基础上,以菌丝碱溶液为研究对象,通过等电点沉淀法考察溶液中菌丝蛋白质分布特性,测定其氨基酸组成和含量。研究酶催化水解溶液中菌丝蛋白质制备氨基酸过程,建立最佳酶解工艺。主要研究内容和结论如下:(1)研究碱热法、酸热法和低温氢氧化钠/尿素溶液体系溶解青霉素菌丝过程。研究结果显示,溶剂组成、菌丝与溶液质量比、反应温度和时间等因素对青霉素菌丝溶解过程皆有影响。碱热法溶解最高,青霉素菌丝的溶解率顺序为:碱热法>低温氢氧化钠/尿素溶液体系>酸热法。碱热法溶解菌丝最佳工艺为:4 wt%氢氧化钠溶液、溶液与菌丝质量比5:1、温度50℃、溶解30min,菌丝溶解率达到69.5%,菌丝溶解容量为141.3g/L,溶液中蛋白质和多糖含量分别占菌丝质量的25.3%和9.5%。低温氢氧化钠/尿素溶液体系的最佳溶解工艺为:含10wt%氢氧化钠和12 wt%尿素水溶液体系、溶液与菌丝质量比为8:1、温度-8℃、溶解50 min,菌丝溶解率达到69.9%,菌丝溶解容量为88.9g/L,溶解液中蛋白质和多糖含量分别占菌丝质量的23.5%和15.3%。与碱热法相比,低温氢氧化钠/尿素溶液体系溶液中多糖含量提高了 5.8个百分点。(2)在确定最佳碱热法工艺基础上,通过等电点沉淀法考察了溶液中菌丝蛋白质的分布特性,采用PITC柱前衍生法测定溶解液中菌丝蛋白质的氨基酸组成和含量。研究结果显示,菌丝溶液中蛋白质等电点范围为pH 2-11,在pH 4、7和9时,溶液中皆有蛋白质沉淀出,沉淀率分别为77.7%、30.5%和18.3%,说明菌丝蛋白质的等电点主要分布于酸性、弱酸性和中性范围条件。溶解液中菌丝蛋白质含有16种氨基酸,主要是天冬氨酸、谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸和甘氨酸,分别约占检测出氨基酸总量的20.59%、13.20%、10.91%、8.11%和7.15%。(3)以碱性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶和菠萝蛋白酶为催化剂,研究了酶催化水解菌丝溶解液中蛋白质制备氨基酸的过程,确定了菌丝蛋白最佳催化水解工艺。研究结果显示,酶的种类、酶与蛋白质质量比、反应温度和时间等条件对菌丝蛋白质水解过程均有影响,其中碱性蛋白酶催化水解效果最佳。在碱性蛋白酶与蛋白质的质量比6%、溶解液pH 11、温度50℃、反应4 h的工艺条件下,青霉素菌丝蛋白质水解度达到31.43%。为进一步提高蛋白质水解度,以碱性蛋白酶和菠萝蛋白酶组成的复合酶为催化剂,研究复合酶催化水解菌丝蛋白水解过程,确定复合酶催化最佳工艺为:复合酶与蛋白质的质量比为9%、溶解液pH 10、温度50℃、反应3 h的工艺条件下,青霉素菌丝蛋白质水解度达到42.73%,比单酶法提高了 11.3个百分点。酶解液中主要含有谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、亮氨酸和丙氨酸等有16种氨基酸,分别占检测出氨基酸总量的15.47%、11.94%、9.41%、9.23%和 9.22%。