[發(fā)明專利]一種利用皮狀絲孢酵母制備生物柴油的方法

有效

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• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN103849658A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 糾敏;汪倫記;趙君峰;黃獅;李凈凈
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學
• 主分類號: C12P7/64
• 分類號: C12P7/64;C12R1/645
• 代理公司: 洛陽公信知識產(chǎn)權(quán)事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 羅民健

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及生物能源和生物催化技術(shù)領域，具體的說是一種利用皮狀絲孢酵母制備生物柴油的方法。

背景技術(shù)

化石能源支撐了19世紀到20世紀近200年來人類文明的進步和經(jīng)濟社會發(fā)展。然而，化石能源的不可再生性和人類對其的巨大消耗，使化石能源正在逐漸走向枯竭，同時，由于大量的化石能源消費，也造成嚴重的環(huán)境污染。因此，世界各國都在尋求以可再生、清潔的能源替代化石能源。其中生物柴油被公認為是可替代化石燃料的綠色能源。

生物柴油指的是動、植物或微生物油脂經(jīng)酯化反應后得到的長鏈脂肪酸烷基單酯。由于具有清潔、可再生、對環(huán)境友好的特性，生物柴油已日益受到歐美及亞洲一些能耗大國的重視，并獲得了長足的發(fā)展。在生物柴油的生產(chǎn)中，原料成本占生產(chǎn)成本的75％以上，是制約生物柴油工業(yè)化生產(chǎn)的主要因素。美國主要采用豆油，歐洲采用菜籽油，印度尼西亞和日本分別采用棕櫚油和廢油生產(chǎn)生物柴油。但我國人口眾多，耕地資源匱乏，若直接利用菜籽油或豆油等食用油脂生產(chǎn)生物柴油，由于原料和經(jīng)濟原因，不具備經(jīng)濟性。

微生物油脂發(fā)酵技術(shù)是生物柴油生產(chǎn)的一個研究發(fā)展方向。微生物油脂的脂肪酸組成與植物油相近，以C16和C18系脂肪酸為主。微生物發(fā)酵產(chǎn)油具有發(fā)酵周期短，可連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點；而且產(chǎn)油微生物菌種資源豐富，能利用和轉(zhuǎn)化各種農(nóng)林廢棄木質(zhì)纖維素原料，對中國這樣一個農(nóng)業(yè)占較大比重的國家具有特殊意義。目前，對培養(yǎng)產(chǎn)油微生物碳源的研究主要集中在葡萄糖基原料、淀粉質(zhì)原料和纖維素原料。淀粉質(zhì)原料主要指玉米、大米、小麥、土豆和甘薯等糧食作物。以淀粉質(zhì)為原料生產(chǎn)生物柴油需先對淀粉進行高溫蒸煮和酶解糖化后制得淀粉糖，然后利用油脂微生物對所得的淀粉糖進行發(fā)酵生產(chǎn)油脂，提取制備生物柴油。目前，在對淀粉質(zhì)原料的利用過程中，添加淀粉酶或產(chǎn)淀粉酶的微生物對其進行預先的糖化處理是必要的步驟，這在實際生產(chǎn)中增加了生產(chǎn)成本，并且也會增加染菌機會。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中需要進行預先糖化處理導致的生產(chǎn)成本和感染雜菌的幾率增加的問題，本發(fā)明提供了一種利用皮狀絲孢酵母制備生物柴油的方法，該方法選擇菊芋作為油脂生產(chǎn)的碳源，不再需要將原料進行糖化就可對其直接利用，實現(xiàn)了對原料的一步發(fā)酵。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：一種利用皮狀絲孢酵母制備生物柴油的方法，包括以下步驟：

1）菊糖提取液的制備

取鮮菊芋經(jīng)切片，烘干粉碎后，過100目篩制得菊芋粉，稱取一定量菊芋粉溶于蒸餾水中，料水重量比為1:9，經(jīng)85?℃水浴保溫80min后，在離心機中以4000r/min的轉(zhuǎn)速離心10min，除去沉淀，取上清液即為菊糖提取液，備用；

2）產(chǎn)脂培養(yǎng)基制備

將步驟1）制備的菊糖提取液的pH值調(diào)節(jié)至4.6，向其中加入菊糖外切酶，酶的添加量為20U/g菊糖提取液，在55℃的條件下保溫酶解8h，酶解后，調(diào)節(jié)其pH值為5.5，然后將酶解液在115℃的條件下滅菌30min即制得產(chǎn)脂培養(yǎng)基，備用；

3）皮狀絲孢酵母油脂制備

將步驟2）中制備好的產(chǎn)脂培養(yǎng)基中接入皮狀絲孢酵母，接種量為10％，然后在溫度為30℃、轉(zhuǎn)速為200r/min的條件下培養(yǎng)96h后，以4000r/min的轉(zhuǎn)速離心分離后得到富含油脂的皮狀絲孢酵母菌體；

將得到的皮狀絲孢酵母菌體于80℃干燥箱中烘至恒重，采用酸熱法提取得到皮狀絲孢酵母油脂，備用；

4）取一定量步驟3）中制備的皮狀絲孢酵母油脂置于單口燒瓶中，在微波爐中微波輻射一定時間以除去水分，稱取反應所需的氫氧化鈉溶解于一定量的無水甲醇中，配制成催化劑甲醇溶液，所述的催化劑用量為皮狀絲孢酵母油脂質(zhì)量的1%，醇油摩爾比為6:1，將配制好的催化劑甲醇溶液倒入燒瓶內(nèi)，然后將燒瓶放入微波爐進行加熱，所述的微波功率為400W，加熱時間為1.0～3.0min，攪拌進行反應，待反應結(jié)束后，加入1mol/L的鹽酸中和催化劑使反應終止；

將反應后的混合物置于分液漏斗中，靜置分層，上層為生物柴油與甲醇的混合物，下層為甘油相，取上層相在常壓下進行70℃蒸餾，使甲醇分離，將蒸餾后的酯相置于分液漏斗中，從分液漏斗上方倒入50℃的蒸餾水，以洗去少量的皂和其他可溶物，然后再置于微波爐中，用400W功率加熱5min后取出靜置10min，重復上述蒸餾分離甲醇、水洗和加熱操作兩次，最后再用質(zhì)量分數(shù)10%的無水硫酸鈉除去殘余水分，即得到透明、淺黃色的生物柴油。