專利名稱：一種利用纖維廢渣酶解物發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用纖維廢渣酶解物發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法。
背景技術(shù)：
乙酸是一種重要的有機(jī)化工原料和化學(xué)反應(yīng)中的溶劑，可廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、 合成材料、化纖和煙草等工業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有相當(dāng)重要的作用。乙酸的生產(chǎn)方法有許多種，目前國內(nèi)常用的是乙醛氧化法和甲醇羰基合成法。纖維素物料是一種極為豐富且廉價(jià)的可再生資源，目前工業(yè)上大量利用植物纖維素生產(chǎn)木糖，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的纖維廢渣，這些纖維廢渣處理不當(dāng)，不僅造成了資源浪費(fèi)，更加會造成環(huán)境污染。如何綜合利用這些廢棄資源，是亟待解決的問題。本專利以纖維廢渣為原材料，以米根霉為出發(fā)菌株，對酶解反應(yīng)的pH、纖維素酶濃度、反應(yīng)溫度、 裝液量、發(fā)酵溫度、轉(zhuǎn)速進(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用纖維廢渣酶解物發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，本專利以纖維廢渣為原材料，以米根霉為出發(fā)菌株，對酶解反應(yīng)的pH、纖維素酶濃度、反應(yīng)溫度、裝液量、發(fā)酵溫度、轉(zhuǎn)速進(jìn)行研究。I. 一種利用纖維廢渣酶解物發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，其特征在于在250 mL三角瓶中加入木糖廠纖維廢渣及一定PH的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，滅菌后加入一定濃度的纖維素酶，在一定溫度條件下攪拌酶解，酶解產(chǎn)物經(jīng)過濾得到酶解液，用酶解液配置成發(fā)酵培養(yǎng)基；在250 mL三角瓶中裝入一定體積的發(fā)酵培養(yǎng)基，將米根霉菌絲接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在一定溫度、轉(zhuǎn)速條件下發(fā)酵13 d。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于在三角瓶中裝入纖維廢渣及檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，廢渣濃度為9%。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于反應(yīng)液最佳pH為4. 8。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于纖維素酶最佳濃度為20IU/克底物。5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于酶解反應(yīng)的最佳反應(yīng)溫度為50°C。6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，發(fā)酵培養(yǎng)基(g/L):酶解液(還原糖量 40)，尿素 2，KH2PO4 O. 2，MgSO4 · 7H20 O. 2，ZnSO4 · 7H20 O. 05。7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于最佳裝液量為20%。8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于最佳發(fā)酵溫度為33°C。9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,其特征在于最佳轉(zhuǎn)速為180 rpm/min。


圖I酶解反應(yīng)pH對酶解液中還原糖產(chǎn)量的影響。
圖2纖維素酶濃度對酶解液中還原糖產(chǎn)量的影響。圖3反應(yīng)溫度對酶解液中還原糖產(chǎn)量的影響。圖4不同裝液量對乙酸產(chǎn)量的影響。圖5不同發(fā)酵溫度對乙酸產(chǎn)量的影響。圖6不同轉(zhuǎn)速對乙酸產(chǎn)量的影響。
具體實(shí)施例方式
下面的實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明，但對本發(fā)明沒有限制。實(shí)施例I
本實(shí)施案例說明不同酶解反應(yīng)PH對酶解液中還原糖產(chǎn)量的影響，在250 mL三角瓶中加入木糖廠纖維廢渣及pH為4. 2、4. 4、4. 6、4. 8、5. 0，濃度為O. 05M的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，滅菌后加入濃度為15IU/克底物的纖維素酶，在50°C下攪拌酶解，酶解48 h后，利用 DNS法測定酶解液中的還原糖量,結(jié)果如圖I所示。由圖I可知，當(dāng)反應(yīng)液pH為4. 8時，酶解液中還原糖的量達(dá)到最大，因此，確定酶解最佳pH為4. 8。實(shí)施例2
本實(shí)施案例說明酶濃度對酶解液中還原糖產(chǎn)量的影響，在250 mL三角瓶中加入木糖廠纖維廢渣及pH為4. 8，濃度為O. 05M的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，滅菌后加入濃度為10、15、 20、25IU/克底物的纖維素酶，在50°C下攪拌酶解，酶解48 h后，利用DNS法測定酶解液中的還原糖量，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，隨著酶濃度的升高，酶解液中還原糖產(chǎn)量逐漸升高，當(dāng)酶濃度大于 20IU/克底物時，還原糖量繼續(xù)升高，但變化不明顯，因此確定最佳酶濃度為20IU/克底物。實(shí)施例3
本實(shí)施案例說明酶解溫度對酶解液中還原糖產(chǎn)量的影響，在250 mL三角瓶中加入木糖廠纖維廢渣及pH為4. 8，濃度為O. 05M的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，滅菌后加入濃度為 20IU/克底物的纖維素酶，在40、45、50、55°C下攪拌酶解，酶解48 h后，利用DNS法測定酶解液中的還原糖量，結(jié)果如圖3所示。有圖3可知，當(dāng)反應(yīng)溫度為50°C時，還原糖的產(chǎn)量達(dá)到最大，因此，確定最佳酶解溫度為50°C。實(shí)施例4
本實(shí)施案例說明不同裝液量對發(fā)酵液中乙酸產(chǎn)量的影響，在250 mL三角瓶中加入木糖廠纖維廢渣及pH為4. 8，濃度為O. 05M的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，滅菌后加入濃度為 20IU/克底物的纖維素酶，在50°C下攪拌酶解，酶解48 h后，將酶解產(chǎn)物經(jīng)過濾得到酶解液，往酶解液中加入 2 g/L 尿素，O. 2g/L KH2PO4,0. 2g/L MgSO4 · 7Η20，0· 05g/L ZnSO4 · 7H20 配置成發(fā)酵培養(yǎng)基；在250 mL三角瓶中裝入20、30、40、50、60mL的發(fā)酵培養(yǎng)基，將米根霉菌絲接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在30°C、180 rpm/min轉(zhuǎn)速條件下發(fā)酵13 d，發(fā)酵結(jié)束后利用HPLC檢測乙酸含量，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，隨著裝液量的增加，發(fā)酵液中乙酸的濃度逐漸增加，當(dāng)裝液量為50 nL/250 nL 三角瓶時，乙酸濃度達(dá)到最大，因此，確定最佳裝液量為50 nL/250 nL三角瓶。
實(shí)施例5
本實(shí)施案例說明不同發(fā)酵溫度對乙酸產(chǎn)量的影響，在250 mL三角瓶中加入木糖廠纖維廢渣及PH為4. 8，濃度為O. 05M的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，滅菌后加入濃度為20IU/克底物的纖維素酶，在50°C下攪拌酶解，酶解48 h后，將酶解產(chǎn)物經(jīng)過濾得到酶解液，往酶解液中加入 2 g/L 尿素，O. 2g/L KH2PO4,0. 2g/L MgSO4 · 7Η20，0· 05g/L ZnSO4 · 7H20 配置成發(fā)酵培養(yǎng)基；在250 mL三角瓶中裝入50mL的發(fā)酵培養(yǎng)基，將米根霉菌絲接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在 25、28、30、33、37°C，180 rpm/min轉(zhuǎn)速條件下發(fā)酵13 d，發(fā)酵結(jié)束后利用HPLC檢測乙酸含量,結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，當(dāng)發(fā)酵溫度為33°C時，發(fā)酵液中的乙酸濃度最大，因此確定最佳發(fā)酵溫度為33°C。實(shí)施例6
本實(shí)施案例說明不同轉(zhuǎn)速對乙酸產(chǎn)量的影響，在250 mL三角瓶中加入木糖廠纖維廢渣及pH為4. 8，濃度為O. 05M的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，滅菌后加入濃度為20IU/克底物的纖維素酶，在50°C下攪拌酶解，酶解48 h后，將酶解產(chǎn)物經(jīng)過濾得到酶解液，往酶解液中加入 2 g/L 尿素，O. 2g/L KH2PO4,0. 2g/L MgSO4 · 7Η20，0· 05g/L ZnSO4 · 7H20 配置成發(fā)酵培養(yǎng)基；在250 mL三角瓶中裝入50mL的發(fā)酵培養(yǎng)基 ，將米根霉菌絲接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在33°C， 120、150、180、210 rpm/min條件下發(fā)酵13 d，發(fā)酵結(jié)束后利用HPLC檢測乙酸含量，結(jié)果如圖6所示。由圖6可知，當(dāng)轉(zhuǎn)速為180 rpm/min時,發(fā)酵液中乙酸濃度達(dá)到最大值，因此確定最佳轉(zhuǎn)速為180 rpm/min。
權(quán)利要求
1.一種利用纖維廢渣酶解物發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，其特征在于在250 mL三角瓶中加入木糖廠纖維廢渣及一定PH的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，滅菌后加入一定濃度的纖維素酶，在一定溫度條件下攪拌酶解，酶解產(chǎn)物經(jīng)過濾得到酶解液，用酶解液配置成發(fā)酵培養(yǎng)基；在250 mL三角瓶中裝入一定體積的發(fā)酵培養(yǎng)基，將米根霉菌絲接入發(fā)酵培養(yǎng)基中，在一定溫度、轉(zhuǎn)速條件下發(fā)酵13 d。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于在三角瓶中裝入纖維廢渣及檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖液，廢渣濃度為9%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于反應(yīng)液pH為4.8。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于纖維素酶濃度為20IU/克底物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于酶解反應(yīng)的反應(yīng)溫度為50°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，發(fā)酵培養(yǎng)基還原糖量40g/L的酶解液， 尿素 2 g/L, KH2PO4 O. 2 g/L, MgSO4 · 7H20 O. 2 g/L, ZnSO4 · 7H20 0. 05 g/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于裝液量為20%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于發(fā)酵溫度為33°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于轉(zhuǎn)速為180rpm/min。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用纖維廢渣酶解物發(fā)酵生產(chǎn)乳酸的方法，本發(fā)明以纖維廢渣為原材料，以米根霉為出發(fā)菌株，對酶解反應(yīng)的pH、纖維素酶濃度、反應(yīng)溫度、裝液量、發(fā)酵溫度、轉(zhuǎn)速進(jìn)行研究。
文檔編號C12R1/845GK102690845SQ20121021232
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者周雪琴 申請人:太倉市周氏化學(xué)品有限公司