[發明專利]以農業廢棄物為原料發酵生產微生物油脂的方法

無效

• 申請號: 200910040550.5
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN101580856A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 宗敏華;黃超;吳虹
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C12P7/64
• 分類號: C12P7/64;C11B1/10;C12R1/645
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李衛東

技術領域

本發明屬于生物化工領域，特別涉及一種微生物利用農業廢棄物(農作物秸稈、蔗渣和玉米芯)半纖維素水解液發酵生產微生物油脂的方法。

背景技術

生物柴油是一種以動植物油脂為原料生產的能夠替代化石柴油的綠色可再生能源，在石油能源替代戰略中具有十分重要的地位。目前生物柴油的工業化生產主要以大豆油、菜籽油以及廢油脂為原料。我國人多地少，以食用油為原料生產生物柴油不符合國情，而廢油脂的數量有限，無法滿足現代經濟社會對能源的巨大需求。微生物油脂，又稱單細胞油脂，是微生物生命活動中的一種代謝產物。某些微生物如酵母、霉菌、微藻、細菌能夠積累大量油脂，有的菌體中油脂含量甚至達到干菌絲體的70％以上。這些油脂與一般植物油脂有類似的脂肪酸組成，因此是一種具有巨大潛力的新型生物柴油生產原料。與動植物油脂相比，用微生物生產油脂具有如下優點：生長周期短，占地面積小，不受場地、氣候和季節限制，能連續大規模生產。但傳統的油脂發酵以葡萄糖等為碳源，成本過高，限制了其在生物柴油生產中的應用。利用各種工農業廢棄物，如農作物秸稈、食品工業和造紙行業廢水等發酵生產油脂，既可大大降低微生物油脂的生產成本，又有利于環境保護。

木質纖維素是地球上最豐富的可再生資源，其主要成分為纖維素、半纖維素和木質素。目前，纖維素和木質素均可找到有效利用的途徑，而半纖維素尚未得以有效利用。我國是一個農業大國，各種農業廢棄物，如農作物秸稈、蔗渣等數量巨大，僅農作物秸稈每年就達7億噸以上。過去，這部分木質纖維素資源經常被廢棄或低值化利用，如農作物秸稈經焚燒后用于農田堆肥，但焚燒過程中產生的黑煙會污染環境。近年來，雖然眾多研究表明可利用秸稈或蔗渣來生產燃料乙醇等，但實際上被利用的主要是纖維素成分。相似的，不少利用木質纖維素為原料產油脂的研究也是主要利用其纖維素成分，而對于半纖維素成分，卻往往不能高效利用。半纖維素的主要組分是木聚糖，水解后可得到木糖、葡萄糖和阿拉伯糖等，且以木糖為主，而自然界中很少微生物能夠利用木糖。利用一些特殊的微生物能夠以木糖為碳源和能源積累油脂的特性，如發酵性絲孢酵母(Trichosporon?fermentans)，以農業廢棄物半纖維素水解液為原料發酵生產油脂，可大大降低微生物油脂的生產成本，實現農業廢棄物中半纖維素資源的高值化利用，并有利于改善目前能源短缺和環境惡化的狀況。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術存在的不足，提供一種以農業廢棄物為原料，高效利用半纖維素發酵生產微生物油脂的方法。

本發明以廉價的農業廢棄物為原料，用稀酸將其水解，水解液經解毒預處理并濃縮后，添加少量的氮源與微量元素，經產油微生物轉化獲取油脂。本方法將顯著降低微生物油脂的生產成本，實現農業廢棄物半纖維素資源的高值化利用。

本發明目的通過如下技術方案實現：

以農業廢棄物為原料發酵生產微生物油脂的方法，包括如下步驟和工藝條件：

(1)半纖維素的水解：將農業廢棄物粉碎至20-100目，按照農業廢棄物與水解酸溶液的固液比為1g∶10-20mL加入水解酸溶液，于110-140℃下水解1-3h得到半纖維素水解液；

(2)解毒預處理：包括Ca(OH)₂處理和吸附處理；

Ca(OH)₂處理：向水解液中加入Ca(OH)₂粉末，調節其pH至10.0-12.0，保持1-1.5h后，過濾，用酸將濾液pH調節為5.5-6.0，靜置1-2h，離心10-20min除去沉淀；

吸附處理選自步驟a、b和c吸附中的一種：

a.活性炭吸附：按照活性炭與Ca(OH)₂處理所得水解液固液比1g∶5-10mL加入活性炭，在30-40℃下攪拌處理1-2h后過濾除去活性炭；

b.離子交換樹脂吸附：按照離子交換樹脂與Ca(OH)₂處理所得水解液固液比1g∶5-10mL加入離子交換樹脂，在30-40℃下攪拌處理1-2h后過濾除去離子交換樹脂；

c.大孔樹脂吸附：按照大孔樹脂與Ca(OH)₂處理所得水解液固液比1g∶5-10mL加入大孔樹脂，在30-40℃下攪拌處理1-2h后過濾除去大孔樹脂；