一种废酵母水解发酵制备高附加值产品的方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及生物化工领域，具体涉及一种废酵母水解发酵制备高附加值产品的方法。
【背景技术】
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[0002]酵母是一种重要的工业微生物，随着酵母工业化的发展，废酵母不断增多。如果直接将废酵母丢弃，会造成巨大的资源浪费，同时还会污染环境。综合利用工业废酵母制备高附加值产品不仅可以增加经济效益，还能解决其环境污染问题。
[0003]稀酸水解是生物质常用的水解方法，通过低浓度的无机酸或者有机酸可以使生物质转化为含大量可发酵性糖的水解液用于微生物发酵。
[0004]通常来说，上述工业废酵母含有大量碳水化合物(以酵母多糖为主)，因此可望通过水解技术，获得含有大量可发酵性糖的水解液用于发酵，从而实现变废为宝，使生物资源得以高效利用。
[0005]当前，酵母应用较多的产业为酿酒产业，通常在酒精发酵后会产生大量的废酿酒酵母；而随着微生物油脂在轻工食品、能源化工上的大量应用，油脂提取后也会产生大量废油脂酵母。
【发明内容】
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[0006]本发明的目的是提供一种废酵母水解发酵制备高附加值产品的方法。
[0007]本发明是通过以下技术方案予以实现的:
[0008]一种废酵母水解发酵制备高附加值产品的方法，该方法包括以下步骤:
[0009]a、水解:利用质量分数为0.05?5%的酸作为催化剂，对废酵母菌体以I?15的固液比在反应釜中70?230°C水解10?360min ；
[0010]b、固液分离:通过离心或者过滤使步骤a水解后的固体残渣与水解液分离；
[0011]c、中和:加入碱性物质中和水解液，使pH达到发酵的要求，过滤得到后续发酵用的培养基；
[0012]d、发酵:在步骤c得到的培养基中加入不同菌株进行发酵，制备不同的高附加值化工品。
[0013]所述的废酵母来源于酿酒工业中的废弃酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)以及微生物油脂工业中的废弃粘红酵母(Rhodotorula glutinis)、浅白隐球酵母(Cryptococcus albidus)、皮状丝抱酵母(Trichosporon cutaneum)、解脂亚罗酵母(Yarrowia lipolytica)、Trichosporon dermatis 或 Trichosporn coremiiforme 中的任一种。
[0014]步骤c所述碱性物质选自石灰、碳酸钙、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或一种以上。
[0015]步骤d中所述的菌株选自产生物丁醇用的丙酮丁醇梭菌(Clostridiumacetobutylicum)，产生物乙醇用的酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)，产微生物油脂用的菌株粘红酵母(Rhodotorula glutinis)、浅白隐球酵母(Cryptococcus albidus)、皮状丝抱酵母(Trichosporon cutaneum)、解脂亚罗酵母(Yarrowia lipolytica)、Trichosporon dermatis或Trichosporn coremiiforme，产细菌纤维素常用的菌株如木醋杆菌(Acetobacter xyIinum)，所述高附加值化工品所述高附加值化工品选自生物丁醇、微生物油脂、细菌纤维素中的任一种。
[0016]本发明的有益效果如下:本发明通过稀酸水解使工业废酵母转化为富含可发酵性糖的水解液，进而通过发酵制备各类高附加值产品如生物丁醇、微生物油脂、细菌纤维素等，最终实现“变废为宝”，克服了由于缺乏合适深加工工艺造成的工业废酵母利用度低的问题，具有很大的经济效益和环境效益。
【具体实施方式】
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[0017]以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
[0018]实施例1:
[0019]以工业生产后的废酿酒酵母为原料，以硫酸为催化剂，酸质量分数为0.05%，固液比为1，反应温度为230°c，反应时间为lOmin。通过过滤固液分离后得到的水解液使用石灰调节pH至6.5，过滤得到后续发酵用的培养基。在培养基中加入丙酮丁醇梭菌进行厌氧发酵产生物丁醇，发酵后丁醇产量为5g/L。
[0020]实施例2:
[0021]以工业生产后的废皮状丝孢酵母为原料，以硫酸为催化剂，酸质量分数为0.5%,固液比为1，反应温度为120°C，反应时间为lOOrnin。通过过滤固液分离后得到的水解液使用石灰调节PH至6.5，过滤得到后续发酵用的培养基。在培养基中加入酿酒酵母进行厌氧发酵产生物乙醇，发酵后乙醇产量为4g/L。
[0022]实施例3:
[0023]以工业生产后的废皮状丝孢酵母为原料，以盐酸为催化剂，酸质量分数为3%，固液比为5，反应温度为70°C，反应时间为360min。通过离心固液分离后得到的水解液使用碳酸钙调节PH至6.0，过滤得到后续发酵用的培养基。在培养基中加入粘红酵母进行好氧发酵产微生物油脂，发酵后油脂产量为4g/L。
[0024]实施例4:
[0025]以工业生产后的废Trichosporn coremiiforme为原料，以甲酸为催化剂，酸质量分数为5%，固液比为15，反应温度为120°C，反应时间为120min。通过离心固液分离后得到的水解液使用氢氧化钠调节PH至6.5，过滤得到后续发酵用的培养基。在培养基中加入Trichosporon dermatis进行好氧发酵产微生物油脂，发酵后油脂产量为5g/L。
[0026]实施例5:
[0027]以工业生产后的废解脂亚罗酵母为原料，以乙酸为催化剂，酸质量分数为4%，固液比为10，反应温度为130°C，反应时间为lOOrnin。通过过滤固液分离后得到的水解液使用氢氧化钾调节PH至7.5，过滤得到后续发酵用的培养基。在培养基中加入浅白隐球酵母进行好氧发酵产微生物油脂，发酵后油脂产量为5g/L。
[0028]实施例6:
[0029]以工业生产后的废浅白隐球酵母为原料，以硫酸为催化剂，酸质量分数为1%，固液比为8，反应温度为130°C，反应时间为150min。通过离心固液分离后得到的水解液使用碳酸钠调节pH至7.0，过滤得到后续发酵用的培养基。在培养基中加入Trichosporncoremiiforme进行好氧发酵产微生物油脂，发酵后油脂产量为3.5g/L。
[0030]实施例7:
[0031]以工业生产后的废Trichosporon dermatis为原料，以硫酸为催化剂，酸质量分数为1.5%，固液比为12，反应温度为110°C，反应时间为180min。通过离心固液分离后得到的水解液使用碳酸钾调节PH至6.5，过滤得到后续发酵用的培养基。在培养基中加入木醋杆菌好氧发酵产细菌纤维素，发酵后细菌纤维素产量为2g/L。
[0032]实施例8:
[0033]以工业生产后的废粘红酵母为原料，以硫酸为催化剂，酸质量分数为2%，固液比为8，反应温度为115 °C，反应时间为120min。通过过滤固液分离后得到的水解液使用石灰调节pH至7.0，过滤得到后续发酵用的培养基。在培养基中加入皮状丝孢酵母进行好氧发酵产微生物油脂，发酵后油脂产量为5.5g/L。
【主权项】
1.一种废酵母水解发酵制备高附加值产品的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: a、利用质量分数为0.05?5%的酸作为催化剂，对废酵母菌体以I?15的固液比在反应釜中70?230°C水解10?360min ； b、通过离心或者过滤使步骤a水解后的固体残澄与水解液分离； C、加入碱性物质中和水解液，使PH达到发酵的要求，过滤得到后续发酵用的培养基； d、在步骤c得到的培养基中加入不同菌株进行发酵，制备不同的高附加值化工品。
2.根据权利要求1所述的废酵母水解发酵制备高附加值产品的方法，其特征在于，所述的废酵母来源于酿酒工业中的废弃酿酒酵母以及微生物油脂工业中的废弃粘红酵母、浅白隐球酵母、皮状丝孢酵母、解脂亚罗酵母、Trichosporon dermatis或Trichosporncoremiiforme 中的任一种。
3.根据权利要求1所述的废酵母水解发酵制备高附加值产品的方法，其特征在于，步骤c所述碱性物质选自石灰、碳酸钙、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的废酵母水解发酵制备高附加值产品的方法，其特征在于，步骤d中所述的菌株选自产生物丁醇用的丙酮丁醇梭菌，产生物乙醇用的酿酒酵母，产微生物油脂用的菌株粘红酵母、浅白隐球酵母、皮状丝孢酵母、解脂亚罗酵母、Trichosporondermatis或Trichosporn coremiiforme，木醋杆菌(Acetobacter xylinum)，所述高附加值化工品选自生物丁醇、微生物油脂、细菌纤维素中的任一种。
【专利摘要】本发明公开了一种废酵母水解发酵制备高附加值产品的方法，该方法包括以下步骤：a、利用质量分数为0.05～5％的酸作为催化剂，对废酵母菌体以1～15的固液比在反应釜中水解；b、步骤a水解后的固体残渣与水解液分离；c、加入碱性物质中和水解液，使pH达到发酵的要求，过滤得到后续发酵用的培养基；d、在步骤c得到的培养基中加入不同菌株进行发酵，制备不同的高附加值化工品。本发明通过稀酸水解使工业废酵母转化为富含可发酵性糖的水解液，进而通过发酵制备各类高附加值产品如生物丁醇、微生物油脂、细菌纤维素等，最终实现“变废为宝”，克服了工业废酵母利用度低的问题，具有很大的经济效益和环境效益。
【IPC分类】C12P7-16, C12P19-04, C12R1-645, C12R1-865, C12R1-145, C12P7-64
【公开号】CN104611382
【申请号】CN201510076555
【发明人】陈新德, 黄超, 熊莲, 陈雪芳, 李小妹, 张海荣, 林晓清, 郭海军, 王璨, 王波
【申请人】中国科学院广州能源研究所
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月12日