专利名称：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、KH2P042 3g、ZnS04 2 6mg、MnCl2 0. 1 0. 3umol、CuS04 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°C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°C氛围下，发酵培养48 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醚、乙醇，乙醚、乙醇的重量比为 1 1 3，然后振荡后静置5 lOmin，离心取上清，用旋转蒸发器或者减压蒸馏回收乙醚 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°C温水按粉末温水重量 比例为13 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IOu 40u 1往糊浆中加入淀 粉酶，调节PH值为5 7，加热至70 90°C保温液化30 80min，然后冷却至55 65°C， 然后按糖化酶糊浆重量比为IOOu 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。
具体实施例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°C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IOu 40u 1往糊浆中 加入a-淀粉酶，调节pH值为5 7，加热至70 90°C保温液化30 80min，然后冷却至 55 65°C，然后按糖化酶糊浆重量比为IOOu 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、CuS04 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°C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°C氛围 下，发酵培养48 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醚、乙醇，乙醚、乙醇的重量比为1 1 3，然后振荡后静置5 lOmin，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醚乙 醇，得生物油脂。
权利要求
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、CuSO4O. 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°C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°C氛围下，发酵 培养48 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醚、乙 醇，乙醚、乙醇的重量比为1 1 3，然后振荡后静置5 lOmin，离心取上清，用旋转蒸 发器或者减压蒸馏回收乙醚、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，其特征在于糖化过程包括按 照a-淀粉酶糊浆重量比为IOu 40u 1往糊浆中加入a_淀粉酶，调节pH值为5 7， 加热至70 90°C保温液化30 80min，然后冷却至55 65°C，然后按糖化酶糊浆重量 比为IOOu 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。
3.根据权利要求1或2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°C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。
4.根据权利要求1或2所述的木薯发酵生产生物油脂的方法，其特征在于木液体种子 制备过程中的摇床的转速为100 300r/min。
5.根据权利要求4所述的木薯发酵生产生物油脂的方法，其特征在于糖化液发酵过程 中的摇床转速为100 300r/min。
6.根据权利要求1或2或5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。
7.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。
8.根据权利要求4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。
9.根据权利要求6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。
全文摘要
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。
文档编号C12P7/64GK102061317SQ20101054538
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者毕桂灿, 谢君, 赵志明 申请人:佛山市正合生物能源有限公司