CN102061317B - 木薯发酵生产生物油脂的方法 - Google Patents

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Abstract

一种木薯发酵生产生物油脂的方法，其特征在于依次包括木薯浆化过程、糖化过程、液体种子制备过程、糖化液发酵过程、生物油脂提取过程。本发明与已有技术相比，具有能有效地、可产业化地通过微生物的作用将木薯转化成微生物油脂产物的优点。

Description

木薯发酵生产生物油脂的方法
技术领域
本发明属生物发酵生产油脂技术领域。
背景技术
随着石油资源的日益紧缺、石油价格的不断上涨、油品供需矛盾的日渐显现及环境污染问题的更加突出，多渠道开发可再生油脂资源成为必然。柴油是重要的油品，生物柴油具有能量密度高、含硫量低、燃烧充分、润滑性好等优良性能，还具有可再生、易生物降解、储运安全、抗爆性能好等特点，可作为优质的石化柴油代用品。目前，国外用于生产生物柴油的原料主要是植物油，但原料成本占到总成本的70％～85％，经济可行性差。产油微生物具有资源丰富、油脂含量高、碳源利用谱广等特点，开发潜力大，所以微生物油脂具有良好的发展前景，可能在未来生物柴油产业中发挥重要的作用。
木薯(Manihot)是多年生植物，广泛种植于热带和亚热带的丘陵地带。木薯生长适应性强，耐旱、耐贫瘠，在各种土壤中都能生长，是一种不与粮食争地的作物。木薯的块根含30％的淀粉，木薯干则含有70％的淀粉，是被誉为“淀粉之王”，是很有前途的微生物油脂生产原料。
微生物油脂(Microbial oils)又称为单细胞油脂(Single cell oil，SCO)，是由微生物在一定的条件下，利用碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂作为碳源，在菌体内产生的大量油脂。木薯生物油脂的研究和产业化，可以加速国家摆脱石油危机、减少环境污染，具有很大的战略意义和社会效益；并且可以帮助农民致富，对农村问题的解决有促进作用。但是，目前还没有一种有效的技术将木薯转化成油脂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有效地、可产业化地通过微生物的作用将木薯转化成微生物油脂产物的木薯发酵生产生物油脂的方法。
本发明是这样实现的，依次包括木薯浆化过程、糖化过程、液体种子制备过程、糖化液发酵过程、生物油脂提取过程；木薯浆化过程是以木薯为原料制造糊浆；糖化过程是将糊浆在酶的作用下将糊浆糖化成糖化液；液体种子制备过程包括往浓度为50～200g/L糖化液加入尿素、豆粕中的一种或者两种的混合物，尿素、豆粕中的一种或者两种的混合物的用量为2～10g/L，按照每升的加入量分别加入无机盐离子MgSO4 0.5～1.5g、KH2PO42～3g、ZnSO4 2～6mg、MnCl2 0.1～0.3umol、CuSO4 0.1～0.3mg，补足余量水，调pH5.0～7.0，接入产油微生物菌株，在摇床作用下及25～35℃氛围下培养48～96h，制得液体种子；糖化液发酵过程包括往浓度为50～200g/L的糖化液中加入尿素、豆粕中的一种或两种混合物，尿素、豆粕中的一种或两种混合物的用量为2～10g/L，按照每升的加入量分别加入无机盐离子MgSO4 0.5～1.5g、KH2PO4 2～3g、ZnSO4 2～6mg、MnCl2 0.1～0.3umol、CuSO4 0.1～0.3mg，补足余量水，调pH5.0～7.0，按照液体种子∶糖化液重量比为5～20％的比例接入液体种子，在摇床作用下及25～35℃氛围下，发酵培养48～96h得发酵液；生物油脂提取过程包括发酵液离心作用5～15min收集菌体，然后采用超声波细胞破碎方法破碎菌体细胞，再以有机溶剂提取细胞破碎后的油脂，有机溶剂成分包括氯仿、甲醇，氯仿∶甲醇的重量比为1∶1～3，提取后通过减压蒸发回收溶剂，得生物油脂；或者以改进的有机溶剂提取细胞破碎后的油脂，改进的有机溶剂包括***、乙醇，***、乙醇的重量比为1∶1～3，然后振荡后静置5～10min，离心取上清，用旋转蒸发器或者减压蒸馏回收***乙醇，得生物油脂。
这里，发酵废弃物中废液可用于生产沼气，废渣可用于生产饲料。
木薯浆化过程包括木薯细粉化过程、制浆过程，木薯细粉化过程包括木薯原料洗净，晾干，经粉碎后过筛得细粉末；制浆过程包括粉末与40～60℃温水按粉末∶温水重量比例为1∶3～8混合搅拌调浆成为糊浆。
糖化过程包括按照a-淀粉酶∶糊浆重量比为10u～40u∶1往糊浆中加入a-淀粉酶，调节pH值为5～7，加热至70～90℃保温液化30～80min，然后冷却至55～65℃，然后按糖化酶∶糊浆重量比为100u～200u往糊浆中加入糖化酶，调pH值4～5，保温糖化50～80min，得糖化液。
液体种子制备过程中的摇床的转速为100～300r/min。
糖化液发酵过程中的摇床转速为100～300r/min。
生物油脂提取过程的离心机的转速在3000～6000rpm，离心时的氛围为常温。
本发明的优点是能有效地、可产业化地通过微生物的作用将木薯转化成微生物油脂产物。
具体实施方式：
现结合实施例对本发明作进一步详细描述：
本发明依次包括木薯细粉化过程、制浆过程、糖化过程、液体种子制备过程、糖化液发酵过程、生物油脂提取过程；木薯细粉化过程包括木薯原料洗净，晾干，经粉碎后过筛得细粉末；制浆过程包括粉末与40～60℃温水按粉末∶温水重量比例为1∶3～8混合搅拌调浆成为糊浆；糖化过程包括按照a-淀粉酶∶糊浆重量比为10u～40u∶1往糊浆中加入a-淀粉酶，调节pH值为5～7，加热至70～90℃保温液化30～80min，然后冷却至55～65℃，然后按糖化酶∶糊浆重量比为100u～200u往糊浆中加入糖化酶，调pH值4～5，保温糖化50～80min，得糖化液；液体种子制备过程包括往浓度为50～200g/L糖化液加入尿素、豆粕中的一种或者两种的混合物，尿素、豆粕中的一种或者两种的混合物的用量为2～10g/L，按照每升的加入量分别加入无机盐离子MgSO4 0.5～1.5g、KH2PO4 2～3g、ZnSO4 2～6mg、MnCl20.1～0.3umol、CuSO4 0.1～0.3mg，补足余量水，调pH5.0～7.0，接入产油微生物菌株，在100～300r/min的摇床作用下及25～35℃氛围下培养48～96h，制得液体种子；糖化液发酵过程包括往浓度为50～200g/L的糖化液中加入尿素、豆粕中的一种或两种混合物，尿素、豆粕中的一种或两种混合物的用量为2～10g/L，按照每升的加入量分别加入无机盐离子MgSO4 0.5～1.5g、KH2PO4 2～3g、ZnSO4 2～6mg、MnCl2 0.1～0.3umol、CuSO4 0.1～0.3mg，补足余量水，调pH5.0～7.0，按照液体种子∶糖化液重量比为5～20％的比例接入液体种子，在转速为100～300r/min摇床作用下及25～35℃氛围下，发酵培养48～96h得发酵液；生物油脂提取过程包括发酵液在3000～6000rpm常温离心作用5～15min收集菌体，然后采用超声波细胞破碎方法破碎菌体细胞，再以有机溶剂提取细胞破碎后的油脂，有机溶剂成分包括氯仿、甲醇，氯仿∶甲醇的重量比为1∶1～3，提取后通过减压蒸发回收溶剂，得生物油脂；或者以改进的有机溶剂提取细胞破碎后的油脂，改进的有机溶剂包括***、乙醇，***、乙醇的重量比为1∶1～3，然后振荡后静置5～10min，在3000～5000r/min转速下离心取上清，用旋转蒸发器或者减压蒸馏回收***乙醇，得生物油脂。

Claims (2)

1.一种木薯发酵生产生物油脂的方法，其特征在于依次包括木薯浆化过程、糖化过程、液体种子制备过程、糖化液发酵过程、生物油脂提取过程；木薯浆化过程是以木薯为原料制造糊浆；糖化过程是将糊浆在酶的作用下将糊浆糖化成糖化液；液体种子制备过程包括往浓度为50~200g/L糖化液加入尿素、豆粕中的一种或者两种的混合物，尿素、豆粕中的一种或者两种的混合物的用量为2~10g/L，按照每升的加入量分别加入无机盐离子MgSO4 0.5~1.5g、KH2PO4 2~3g、ZnSO4 2~6mg、MnCl2 0.1~0.3umol、CuSO4 0.1~0.3mg，补足余量水，调pH5.0~7.0，接入产油微生物菌株，在摇床作用下及25～35℃氛围下培养48～96h，制得液体种子；糖化液发酵过程包括往浓度为50~200g/L的糖化液中加入尿素、豆粕中的一种或两种混合物，尿素、豆粕中的一种或两种混合物的用量为2~10g/L，按照每升的加入量分别加入无机盐离子MgSO40.5~1.5g、KH2PO42~3g、ZnSO42~6mg、MnCl20.1~0.3umol、CuSO40.1~0.3mg，补足余量水，调pH5.0~7.0，按照液体种子：糖化液重量比为5~20%的比例接入液体种子，在摇床作用下及25～35℃氛围下，发酵培养48～96h得发酵液；生物油脂提取过程包括发酵液离心作用5~15min收集菌体，然后采用超声波细胞破碎方法破碎菌体细胞，再以有机溶剂提取细胞破碎后的油脂，有机溶剂成分包括氯仿、甲醇，氯仿:甲醇的重量比为1:1~3，提取后通过减压蒸发回收溶剂，得生物油脂；或者以改进的有机溶剂提取细胞破碎后的油脂，改进的有机溶剂由***、乙醇构成，***、乙醇的重量比为1:1~3，然后振荡后静置5~10min，离心取上清，用旋转蒸发器或者减压蒸馏回收***、乙醇，得生物油脂。
2.根据权利要求1所述的木薯发酵生产生物油脂的方法，其特征在于木薯浆化过程包括木薯细粉化过程、制浆过程，木薯细粉化过程包括木薯原料洗净，晾干，经粉碎后过筛得细粉末；制浆过程包括粉末与40～60℃温水按粉末：温水重量比例为1:3~8混合搅拌调浆成为糊浆
3.根据权利要求1所述的木薯发酵生产生物油脂的方法，其特征在于液体种子制备过程中的摇床的转速为100~300r/min。
4.根据权利要求1所述的木薯发酵生产生物油脂的方法，其特征在于生物油脂提取过程的离心机的转速在3000~6000rpm，离心时的氛围为常温。
5.根据权利要求2所述的木薯发酵生产生物油脂的方法，其特征在于生物油脂提取过程的离心机的转速在3000~6000rpm，离心时的氛围为常温。
6.根据权利要求3所述的木薯发酵生产生物油脂的方法，其特征在于生物油脂提取过程的离心机的转速在3000~6000rpm，离心时的氛围为常温。
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