[發明專利]一種利用亞銨法紙漿為原料制備微生物油脂的方法

在審

• 申請號: 201410184848.4
• 申請日: 2014-05-04
• 公開（公告）號: CN105087687A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 沈宏偉;謝海波;趙宗保
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C12P7/64
• 分類號: C12P7/64;C12R1/645
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明屬于生物化工技術領域，特別涉及一種以亞銨法預處理天然木質纖維素獲得的紙漿為原料，通過產油微生物發酵制備微生物油脂的方法。本發明可以更有效地利用天然木質纖維素材料生產微生物油脂，降低微生物油脂的生產成本投入，便于生產放大。

背景技術

一些微生物可在胞內積累超過其細胞干重20％的油脂，主要成分為甘油三酯。其油脂脂肪酸組成和植物油類似，主要為C₁₆和C₁₈的脂肪酸。由于微生物油脂的生產不受時間、季節、地點以及氣候變化的影響，可以實現油脂規模化連續生產。微生物油脂生產技術可為生物柴油和油脂工業提供新原料，具有重要應用前景。

生物質是地球上第四大能源，并且是唯一可再生能源。木質纖維素類生物質主要由纖維素、半纖維素和木質素三大部分構成。其中纖維素含量40-50％，半纖維素25-35％，木質素15-20％。木質纖維素原料主要包括農業和林業廢棄物。由于其來源廣泛，價格低廉。因此，利用木質纖維素原料生產微生物油脂，不僅能夠降低油脂成本，還可以廢物利用，改善環境問題。在植物組織中木質素與半纖維素以共價鍵形式結合，并將纖維素分子包埋其中，形成一種堅固的天然屏障，使一般微生物很難進入使其降解。因此，需要一些特殊的方法破壞木質纖維素的結構，從而對木質纖維素進行利用。

目前，國內外已經對木質纖維素原料生產微生物油脂進行了廣泛的研究。離子液體溶解木質纖維素是近年發展起來的一種新的預處理方法，它能夠有效的破壞木質纖維素結構，并脫除木質素，顯著地提高酶解效率。使用離子液體預處理木質纖維素，進而進行油脂發酵已有文獻報道(Xieetal.EnzymatichydrolysatesofcornstoverpretreatedbyaN-methylpyrrolidone-ionicliquidsolutionformicrobiallipidproduction.Greenchemistry.2012,14,1202-1210)。但離子液體在使用中仍然存在一些問題：離子液體成本高，重復使用效率低，粘度大不利于放大。稀酸預處理是木質纖維素預處理中使用較為廣泛的方法。稀酸能夠破壞木質纖維素中半纖維素的結構，從而利于后續的酶水解(Runetal.Co-HydrolysisofLignocellulosicBiomassforMicrobialLipidAccumulation.Biotechnologyandbioengineering.2013,110,1039-1049)。稀酸預處理能夠有效的破壞半纖維素的結構，但是會產生糠醛、羥甲基糠醛、乙酸等副產物，影響后續的油脂發酵(Huangetal.BiologicalremovalofinhibitorsleadstotheimprovedlipidproductioninthelipidfermentationofcornstoverhydrolysatebyTrichosporoncutaneum.BioresourceTechnology.2011,102,9705-9709；馮沖等.發酵性絲孢酵母產油脂中纖維質糖化液脫毒工藝對比及優化研究.北京化工大學學報(自然科學版).2011,38,87-91)，增加油脂發酵成本。此外，還有氣爆預處理(陳尚钘等.蒸汽爆破預處理對玉米秸稈化學組成及纖維結構特性的影響.林產化學與工業.2009,29,33-38)、堿預處理(Wangetal.Fastandefficientnanoshearhybridalkalinepretreatmentofcornstoverforbiofuelandmaterialsproduction.BiomassandBioenergy.2013,51,35-42)、生物預處理(Yuetal.Theeffectofbiologicalpretreatmentwiththeselectivewhite-rotfungusEchinodontiumtaxodiionenzymatichydrolysisofsoftwoodsandhardwoods.Bioresourcetechnology.2009,100,5170-5175)、氨爆預處理(Lauetal.Theimpactsofpretreatmentonthefermentabilityofpretreatedlignocellulosicbiomass:acomparativeevaluationbetweenammoniafiberexpansionanddiluteacidpretreatment.Biotechnologyforbiofuel.2009,2,1-11)等預處理方法。雖然這些方法能夠有效的破壞木質纖維素結構，但是因為過程復雜、成本高、副產物多等原因，將會增加油脂生產過程的復雜性和資本的投入，從而推高微生物油脂的生產成本，且不利于微生物油脂發酵過程放大和規模化生產。