[發(fā)明專利]一種由甘蔗渣生產乳酸的方法

有效

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• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104694587B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 蔣建新;于海龍;王永淼;雷福厚;劉祖廣;游艷芝;孫達峰;朱莉偉
• 申請（專利權）人: 北京林業(yè)大學
• 主分類號: C12P7/56
• 分類號: C12P7/56;C12P39/00;C12R1/46;C12R1/07;C12R1/225
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王文君

技術領域

本發(fā)明涉及生物化學化工技術領域，更具體涉及一種由甘蔗渣生產乳酸的方法。

背景技術

甘蔗渣是制糖工業(yè)的副產品，是通過不同方法將糖汁提取后剩余的纖維性殘渣，其組成以纖維素(43.6％)、半纖維素(21.5％)和木質素(26.4％)為主，含有少量蛋白質，淀粉和可溶性糖較少。與其他纖維原料相比，甘蔗渣具有來源集中、產量大、收集簡單、運輸方便，較高的全纖維素含量，性質均一等特點，且物理和化學組成均適合用作生物轉化的原料。甘蔗渣原料含有豐富的纖維素、半纖維素和木質素，當采用纖維素酶水解制備單糖時，纖維素酶必須接觸吸附到纖維素底物上才能使反應進行，因此，纖維素對纖維素酶的可及性是決定水解速度的關鍵因素。纖維素的結晶區(qū)、表面狀態(tài)、多組分結構、木質素對纖維素的保護作用以及纖維素被半纖維素覆蓋等結構與化學成分的因素致使甘蔗渣原料難以降解，總的來講，未經預處理的天然狀態(tài)甘蔗渣的酶解率小于20％。因此，必須對原料進行預處理，將纖維素、半纖維素和木質素進行分離，打破纖維素的結晶結構，提高纖維素對酶的可及性，使纖維素酶滲透進入纖維素，從而有效地酶解纖維素，為甘蔗渣高效生物轉化奠定基礎。

乳酸是一種天然存在的有機酸，廣泛存在于人體、動物、植物和微生物中。乳酸的工業(yè)化生產主要采用發(fā)酵法為主。乳酸在食品行業(yè)可用作防腐保鮮劑，軟飲料和和乳制品酸味劑；乳酸在醫(yī)藥行業(yè)用作乳酸蒸氣消毒劑，還廣泛用作醫(yī)藥工業(yè)的防腐劑、載體劑、助溶劑、藥物制劑等，聚乳酸可以抽成絲紡成線作為生物相容性手術縫線；乳酸也可用作許多護膚品的滋潤劑，各種護發(fā)產品的pH調節(jié)劑，各種浴洗用品的保濕劑等；此外，乳酸在生物降解材料、紡織行業(yè)、微電子工業(yè)和農業(yè)中都有著應用。傳統(tǒng)乳酸發(fā)酵所用的主要原料是淀粉類，成本較高，而且大規(guī)模工業(yè)化生產會消耗大量糧食，加劇糧食與飼料資源的緊張狀況。而以甘蔗渣為原料生產乳酸，不僅能大大拓展其生產原料的來源、降低原料成本，而且對解決糧食危機和減少環(huán)境污染有積極意義。

發(fā)明內容

(一)要解決的技術問題

本發(fā)明要解決的技術問題就是以甘蔗渣為原料生產乳酸，提高纖維素酶水解纖維素半纖維素的轉化率，提高甘蔗渣資源組分的利用率，并降低生產成本，從而提供一種由甘蔗渣生產乳酸的方法。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種由甘蔗渣生產乳酸的方法，該方法包括步驟：

步驟一：粉碎過濾甘蔗渣：向甘蔗渣中加水，加入量為水與甘蔗渣質量比2:1，粉碎，過20目篩；

步驟二：綠液-乙醇耦合預處理：將粉碎后的甘蔗渣加入反應器中，加入乙醇和水調節(jié)物料濃度至甘蔗渣質量百分數(shù)為10％，其中乙醇與水比例為1:1，按0.5～1.5ml/g底物的量進一步加入綠液；加熱至140～145℃，反應2-4h進行預處理；預處理后進行過濾，得到固體濾渣，備用；

步驟三：同步糖化發(fā)酵：向發(fā)酵體系中加入所述固體濾渣至其質量濃度為5％，加入茶籽餅粕，加入量為5g/L；調節(jié)體系pH至5.0，滅菌；加入纖維素酶，加入量為14FPU/g纖維素；加入纖維二糖酶，加入量為21CBU/g纖維素；加入乳酸菌株，乳酸菌加入量為3～5g/L，進行同步糖化發(fā)酵，反應溫度45℃，pH值4.8-5.0，反應時間72-96h，生產出乳酸。

優(yōu)選地，所述甘蔗渣含水量45-55％。

優(yōu)選地，所述的綠液含有：碳酸鈉為75.2g/L，氫氧化鈉為23.0g/L，鐵離子1.14g/L，鈣離子0.39g/L，pH13.3。

優(yōu)選地，在步驟二中，將過濾濾液經酸沉分離木質素，然后濃縮回收乙醇，將剩余物燃燒回收熱能和綠液。

優(yōu)選地，所述的乳酸菌株為嗜熱型菌株。

更優(yōu)選地，所述的嗜熱型菌株為嗜熱乳桿菌、嗜熱鏈球菌、凝結芽孢桿菌、嗜熱脂肪芽孢桿菌的一種或幾種。(所述的嗜熱型菌株均為已知的常見菌株，本領域技術人員可通過市售方式獲得)

(三)有益效果