專(zhuān)利名稱(chēng)：一種固體發(fā)酵木質(zhì)纖維素原料產(chǎn)微生物油脂的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微生物發(fā)酵工程，具體涉及一種利用產(chǎn)微生物油脂的 方法。
背景技術(shù)：
微生物油脂又稱(chēng)單細(xì)胞油脂，是由酵母、霉菌、細(xì)菌和藻類(lèi)等微 生物在一定生長(zhǎng)條件下，利用碳水化合物為主要碳源，在菌體內(nèi)合成 的油脂。開(kāi)發(fā)利用微生物進(jìn)行功能性油脂的生產(chǎn)已經(jīng)成為當(dāng)今的一大 研究熱點(diǎn)，目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)學(xué)者多是釆用液態(tài)發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)微生物油 脂。另一方面，隨著化石資源日益減少和世界各國(guó)能源供應(yīng)形勢(shì)的曰 趨嚴(yán)峻，可再生能源將成為來(lái)來(lái)可持續(xù)發(fā)展能源系統(tǒng)的主體，因此， 如果能利用固體發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)微生物油脂為生物柴油提供油源，或產(chǎn)生 高附加值的固體燃料將會(huì)對(duì)緩解我國(guó)能源資源短缺和調(diào)整油品結(jié)果 具有戰(zhàn)略意義。
我國(guó)每年都有大量廢棄的木質(zhì)纖維素原料，造成可再生資源的浪 費(fèi)和環(huán)境污染。木質(zhì)纖維素原料的主要成分是纖維素、半纖維素和木 質(zhì)素以及其它微量元素和灰份，如何有效利用木質(zhì)纖維素原料對(duì)解決 我國(guó)環(huán)境污染和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重大的意義。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)木質(zhì) 纖維素原料的研究非?；钴S，主要涉及如何高效的將秸桿轉(zhuǎn)化為燃料
乙醇，從而緩解能源資源的短缺和調(diào)整油品結(jié)構(gòu)；其熱點(diǎn)和難點(diǎn)是在 對(duì)秸桿的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性，并通過(guò)各種預(yù)處理方法提高糖化率，以 及發(fā)酵過(guò)程的條件控制以提高燃料乙醇的得率等諸方面。然而利用木 質(zhì)纖維素原料為固體發(fā)酵基質(zhì)進(jìn)行微生物油脂的生產(chǎn)還鮮有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種固體發(fā)酵木質(zhì)纖維素原料產(chǎn)微生物油脂的方法。
本發(fā)明方法利用利用產(chǎn)油絲狀真菌對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行固體發(fā)
酵，獲得發(fā)酵物；并從發(fā)酵產(chǎn)物中提取油脂，或直接將發(fā)酵物制成固 體燃料。此外，還可進(jìn)一步將提取油脂后的發(fā)酵物制成固體燃料。
上述產(chǎn)油絲狀真菌可以是M/cros/ /7aewpw、 sp.、 CM"m."g/z(3me〃" sp.、 AfoWz'ere〃a sp.、 Jh'c/zo(ierma sp.、 i /2/zo/ W51 sp.、 Fwsarz.ww sp.
或它們的任意組合。
本發(fā)明中所述木質(zhì)纖維素原料可以是含有木質(zhì)纖維素的任意原 料，例如農(nóng)作物秸稈、中草藥植株和農(nóng)副產(chǎn)品加工殘?jiān)?，具體包括玉 米秸稈、稻草秸稈、小麥秸稈、高粱秸稈、棉花秸稈、黃豆秸稈、葵
花秸桿、芝麻秸稈、花生秸稈、油菜秸稈、紅薯藤；三七藥渣、甘草 藥渣；紅薯渣、土豆渣、玉米皮、麩皮、甘蔗渣、木薯渣。
為了便于發(fā)酵，可在發(fā)酵時(shí)，向木質(zhì)纖維素原料中添加適量單糖 制成固體發(fā)酵培養(yǎng)基。所述單糖可選自葡萄糖、麥芽糖、蔗糖、果糖、 乳糖、甘露糖或它們的任意組合。固體發(fā)酵培養(yǎng)基組成按重量比為木 質(zhì)纖維素原料單糖水=1: 0.1 ~ 1: 1~5，優(yōu)選為1: 0.3~0.8: 2~4, 更優(yōu)選為1: 0.5: 3。若獲取產(chǎn)物為多不飽和脂肪酸，則培養(yǎng)基滅菌； 若獲取產(chǎn)物為生物柴油油源或固體燃料，則培養(yǎng)基不滅菌。
發(fā)酵時(shí)，最開(kāi)始以液體種子進(jìn)行接種，后續(xù)以前面獲得的固體發(fā) 酵基質(zhì)進(jìn)行接種，溫度控制在20~35°C,保持一定的濕度，通風(fēng)發(fā) 酵5~15d。若獲取產(chǎn)物為多不飽和脂肪酸，則封閉式發(fā)酵；若獲取 產(chǎn)物為生物柴油油源或固體燃料，則開(kāi)放式發(fā)酵。優(yōu)化的固體發(fā)酵條 件為接種量2~15%，溫度控制在25 3(TC，保持一定的濕度，通 風(fēng)發(fā)酵5-10d。最優(yōu)的固體發(fā)酵條件為接種量10%,溫度控制在 28°C,保持一定的濕度，通風(fēng)發(fā)酵8d。
發(fā)酵完畢獲得的發(fā)酵物釆用任意現(xiàn)有的油脂提取方法均可實(shí)現(xiàn) 油脂的獲得，并根據(jù)選擇的菌種和發(fā)酵條件的不同，可分別獲得多不
4飽和脂肪酸或生物柴油油源，提取油脂后的殘?jiān)俳?jīng)簡(jiǎn)單加工制成固 體燃料。發(fā)酵完畢獲得的發(fā)酵物可不經(jīng)過(guò)油脂提取，直接進(jìn)行機(jī)械擠 壓成片、塊或球，可制備高密度新型固體燃料。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1 )直接利用木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行微生物油脂固體發(fā)酵生產(chǎn)，較液 體發(fā)酵具有明顯的優(yōu)勢(shì)；
2)通過(guò)產(chǎn)油絲狀真菌開(kāi)放式固體發(fā)酵獲得固體新型高密度燃料； 3 )獲得生物柴油油源及固體燃料過(guò)程中，釆用開(kāi)放式的培養(yǎng)方法， 易搡作，節(jié)能。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的 限制。在不背離本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明方法、步驟或 條件所作的修改或替換，均屬于本發(fā)明的范圍。若未特別指明，實(shí)施 例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。
實(shí)施例l:產(chǎn)油真菌的獲取
本案例中的菌種均可在中國(guó)微生物菌種保藏管理委員會(huì)普通微 生物中心處購(gòu)買(mǎi)，也可通過(guò)下面的搡作在自然界中篩選。
以酸性、有機(jī)碳豐富的林地土壤、油料植物葉片、樹(shù)皮等為篩選 源，通過(guò)對(duì)油料植物的表面消毒以及土壤的富集、稀釋后，分別選取 植物不同組織塊或土壤孢子液在鏈霉素抗性平板上生長(zhǎng)和分離，再通 過(guò)菌絲的染色、顯微鏡檢進(jìn)行產(chǎn)油真菌的初篩，后再通過(guò)CMC培養(yǎng) 基上進(jìn)行發(fā)酵復(fù)篩，將高產(chǎn)油量、不飽和脂肪酸高含量的絲狀真菌保 藏備用。
實(shí)施例2:固體種子的培養(yǎng)
本例以刺孢小克銀漢霉菌種為例來(lái)說(shuō)明固體種子的制備方法。 將刺孢小克銀漢霉(C柳m'"g/2ame〃a sp.)菌種斜面接種到土豆液體培養(yǎng)基中，28。C下培養(yǎng)48h，以10% (質(zhì)量百分比)接種量轉(zhuǎn)接 入50g固體發(fā)酵培養(yǎng)基中(稻草秸稈35g,葡萄糖15g, 55mL自來(lái)水, 滅菌)，培養(yǎng)基展平、靜置，28t:下封閉式培養(yǎng)5d，固體種子制備結(jié)束。
實(shí)施例3:多不飽和脂肪酸的固體發(fā)酵(一)
將實(shí)施例2制備好的50g固體種子無(wú)菌接入500g固體發(fā)酵培養(yǎng) 基中(稻草秸稈350g，葡萄糖150g， 550mL自來(lái)水，滅菌)，攪拌均 勻，空壓機(jī)間歇式通入無(wú)菌空氣，28X:下封閉式發(fā)酵8d， Y-亞麻酸產(chǎn) 量達(dá)到8g/kg發(fā)酵干基質(zhì)。
實(shí)施例4:多不飽和脂肪酸的固體發(fā)酵(二)
按實(shí)施例2制備好的50g固體種子無(wú)菌接入300g木質(zhì)纖維素 固體發(fā)酵培養(yǎng)基中(土豆渣210g，葡萄糖105g, 500mL自來(lái)水，滅 菌)，攪拌均勻，空壓機(jī)間歇式通入無(wú)菌空氣，28。C下封閉式發(fā)酵15d， y-亞麻酸產(chǎn)量達(dá)到6.5g/kg發(fā)酵干基質(zhì)以上。
實(shí)施例5:生物柴油油源的固體發(fā)酵(一)
將實(shí)施例2制備好的50g固體種子(7Wc/wc^ma sp.)敞開(kāi)式接 入到600g固體發(fā)酵培養(yǎng)基中(稻草秸稈420g,葡萄糖180g， 800mL 自來(lái)水，不滅菌)，攪拌均勻，空壓機(jī)間歇式通入空氣，手動(dòng)間歇式 攪拌，2『C下開(kāi)放式發(fā)酵8d，通過(guò)常規(guī)油脂提取技術(shù)獲得供生物柴 油轉(zhuǎn)化的微生物油脂50g。
實(shí)施例6:生物柴油油源的固體發(fā)酵(二)
將實(shí)施例2制備好的50g固體種子(7Wc/w&，a sp.)敞開(kāi)式接 入到450g固體發(fā)酵培養(yǎng)基中(紅薯藤300g，葡萄糖150g， 800mL 自來(lái)水，不滅菌)，攪拌均勻，空壓機(jī)間歇式通入空氣，手動(dòng)間歇式 攪拌，25"C下開(kāi)放式發(fā)酵10d，通過(guò)常規(guī)油脂提取技術(shù)獲得供生物柴 油轉(zhuǎn)化的微生物油脂40g。實(shí)施例7:固體燃料的制備(一)
將實(shí)施例2制備好的50g固體種子(M/crosp/zaero/w" sp.)敞開(kāi) 式接入到500g固體發(fā)酵培養(yǎng)基中(棉花秸稈400g,葡萄糖100g， 900mL自來(lái)水，不滅菌)，攪拌均勻，空壓機(jī)間歇式通入空氣，手動(dòng) 間歇式攪拌，28。C下開(kāi)放式發(fā)酵12d,發(fā)酵物通過(guò)機(jī)械擠壓成塊狀， 經(jīng)燃燒，其熱值較未發(fā)酵樣品提高8%。
實(shí)施例8:固體燃料的制備(二)
將實(shí)施例2制備好的50g固體種子(M/cm^/wera/w^ sp.)敞開(kāi) 式接入到420g固體發(fā)酵培養(yǎng)基中(玉米秸稈350g,葡萄糖70g,650mL 自來(lái)水，不滅菌)，攪拌均勻，空壓機(jī)間歇式通入空氣，手動(dòng)間歇式 攪拌，25。C下開(kāi)放式發(fā)酵15d，發(fā)酵物通過(guò)機(jī)械擠壓成塊狀，經(jīng)燃燒， 其熱值較未發(fā)酵樣品提高10%。
實(shí)施例9:固體燃料的制備(三)
將實(shí)施例3~6所述的方法獲得提取油脂殘?jiān)?jīng)機(jī)械擠壓成餅 直接制備成固體燃料，經(jīng)燃燒實(shí)驗(yàn)，其熱值較之原料提升5%，同時(shí) 其著火點(diǎn)更低，燃燒更徹底。
權(quán)利要求
1、一種固體發(fā)酵木質(zhì)纖維素原料產(chǎn)微生物油脂的方法，其包括步驟1)發(fā)酵用產(chǎn)油絲狀真菌對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行固體發(fā)酵，獲得發(fā)酵物；2)發(fā)酵物加工從發(fā)酵物中提取油脂，或?qū)l(fā)酵物制成固體燃料；3)提取殘?jiān)脤⑻崛∮椭蟮臍堅(jiān)瞥晒腆w燃料。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)油絲狀真菌為 M/cmsp/2aeropi sp. 、 C謂剛Vzg/zame〃a sp. 、 MoWere〃a sp.、 7Wc/ ocier附a sp.、 朋/zo/ms sp.或T^an'調(diào)sp.。
3、 如權(quán)利要求1 2任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述木質(zhì)纖維素原料為農(nóng)林藥業(yè)加工殘?jiān)?br> 4、 如權(quán)利要求1 2任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在發(fā)酵時(shí)， 向木質(zhì)纖維素原料中添加適量單糖制成固體發(fā)酵培養(yǎng)基，以利于發(fā) 酵。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述固體發(fā)酵培養(yǎng) 基按重量比含木質(zhì)纖維素原料單糖水=1: 0.1-1: 1~5。
6、 如權(quán)利要求1-5所述的方法，其特征在于，發(fā)酵條件為接 種量2~25%,溫度20 35。C，通風(fēng)發(fā)酵5 15d。
7、 如權(quán)利要求1 6所述的方法，其特征在于，發(fā)酵前將固體發(fā) 酵培養(yǎng)基滅菌，并釆用封閉式發(fā)酵，發(fā)酵后從發(fā)酵物中提取多不飽和 脂肪酸；或固體發(fā)酵培養(yǎng)基不經(jīng)滅菌直接進(jìn)行通風(fēng)發(fā)酵，發(fā)酵后從發(fā) 酵物中提取油脂，用于生物柴油制備，或?qū)l(fā)酵物直接制成固體燃料； 提取油脂后的殘?jiān)?jīng)壓成片、塊或球狀制成固體燃料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種固體發(fā)酵木質(zhì)纖維素原料產(chǎn)微生物油脂的方法，其采用產(chǎn)油絲狀真菌對(duì)木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行固體發(fā)酵，獲得發(fā)酵物；并從發(fā)酵產(chǎn)物中提取油脂，或?qū)l(fā)酵物制成固體燃料。通過(guò)本發(fā)明方法可以獲得多不飽和脂肪酸或生物柴油油源，以及通過(guò)對(duì)發(fā)酵物固體壓型產(chǎn)生高能量的新型固體燃料。
文檔編號(hào)C12R1/77GK101591684SQ20091008676
公開(kāi)日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日
發(fā)明者張曉昱, 鄔建國(guó) 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)