[發明專利]一種N-乙酰-D-葡糖胺綜合利用的方法

有效

• 申請號: 201710953786.2
• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107937448B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 龔志偉;唐謀;趙覓;劉義
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C12P7/64
• 分類號: C12P7/64;C01B25/45;C05B9/00;C12R1/645
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發明適用于甲殼素資源轉化利用技術領域，提供一種N?乙酰?D?葡糖胺綜合利用的方法，具體的，配制含40～160g/L N?乙酰?D?葡糖胺的水溶液，加入一定量的產油酵母種子液，酵母能夠將原料中的乙酰基團和糖骨架主要導向微生物油脂生產，發酵液固液分離后，沉淀物用于提取油脂，上清液中繼續加入磷酸鎂鹽與銨根離子反應，合成磷酸鎂銨。本方法可以有效避免N?乙酰?D?葡糖胺常規油脂發酵過程中，由于氮源豐富導致的油脂產量低、油脂得率低、高含氮廢水排放的突出問題，顯著提高油脂產量和得率，充分利用甲殼素資源，從產油微生物菌體提取的微生物油脂可作為制備生物柴油和油脂化工產品的原料，合成的磷酸鎂銨可作為高品質緩釋肥。

技術領域

本發明屬于甲殼素轉化利用技術領域，尤其涉及一種N-乙酰-D-葡糖胺綜合利用高效生產微生物油脂和高品質磷酸鎂銨緩釋肥的方法。

背景技術

甲殼素(Chitin)又名幾丁質，是自然界中含量僅次于纖維素的第二大生物質，也是資源總量最大的含氮有機高分子化合物，廣泛存在于蝦、蟹等甲殼類動物外骨骼、軟體動物、環節動物、原生動物、海藻和真菌中。目前甲殼素資源仍然是海產品加工的廢棄物，在海洋資源豐富的地區導致嚴重的環境污染。甲殼素是一類由基本結構單元N-乙酰-D-葡糖胺以β-1,4-糖苷鍵鏈接而形成的多糖類高聚物。甲殼素通過酸或者酶水解可得到N-乙酰-D-葡糖胺，這種單糖資源極其豐富，原則上既能提供微生物生長的碳源，又能提供氮源，對工業微生物發酵生產具有重要價值。

自然界中某些酵母菌、霉菌、細菌和藻類在特定條件下，能夠以碳水化合物、碳氫化合物、二氧化碳等為碳源，在體內合成并貯存大量油脂，凡是可以在胞內積累油脂并超過細胞干重20％w/w(這里w/w表示質量比，下同)的微生物稱為產油微生物。微生物油脂，尤其是產油酵母產生的油脂，其主要成份是甘油三酯，脂肪酸組成與商品化的動植物油脂相似，可作為生物柴油的替代原料。相對于動植物油脂，微生物油脂生產周期短，不受季節與氣候限制，原料來源廣，基本不占用額外耕地資源，易于實現規模生產，是極具潛力的新型油脂資源。利用豐富的甲殼素資源中的N-乙酰-D-葡糖胺制備微生物油脂，作為生物柴油和功能性油脂的替代原料，具有很好的應用前景。

目前利用產油微生物轉化N-乙酰-D-葡糖胺制備微生物油脂已有相關專利和文獻報道(趙宗保,吳思國.一種微生物油脂的制備方法,專利號ZL200810010348.3；Wu,S.,Hu,C.,Zhao,X.,et al.(2010).Production of lipid from N‐acetylglucosamine byCryptococcus curvatus.Eur J Lipid Sci Tech.2010,112,727-733；Zhang,G.,French,W.T.,Hernandez,R.,et al.Microbial lipid production as biodiesel feedstockfrom N‐acetylglucosamine by oleaginous microorganisms.J Chem TechnolBiot.2011,86,642-650)。然而，N-乙酰-D-葡糖胺中富含氮源營養，當前利用單一、傳統的油脂發酵技術存在著油脂產量低、油脂得率低和高含氮廢水排放的突出問題。誘導產油酵母油脂的過量積累通常需要營養限制，其中氮限制是當前誘導油脂過量積累最有效的策略。然而，N-乙酰-D-葡糖胺，除可提供乙酰基團和糖骨架外，還可大量提供微生物生長繁殖必需的氮源營養，特別不利于誘發微生物過量積累油脂，導致油脂產量和油脂得率都較低。此外，原料中的氮源以銨根離子的形式不斷釋放到培養液中，造成廢水中氮源含量非常高。例如，每100g N-乙酰-D-葡糖胺理論上可釋放8.1g銨根離子，廢水直接排放會造成非常嚴重的環境污染。為了更高效徹底地利用甲殼素資源，尤其需要實現N-乙酰-D-葡糖胺的綜合利用，實現其營養元素的高值化定向轉化，使得其中的乙酰基團和糖骨架定向轉化為微生物油脂，顯著提高油脂產量和得率；而銨根離子能夠定向轉化為高品質磷酸鎂銨緩釋肥，將銨根離子變廢為寶，這對甲殼素資源的高值資源化利用具有重要意義。

發明內容