专利名称：生物柴油生产过程中形成的脱胶残渣的微生物再加工的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生物柴油生产中形成的甘油馏分进行再加工的工业方法，以及 一种特别适合该工艺使用的解脂耶氏酵母(Yarrowialipolytica)新型菌株。
背景技术：
天然燃料油组分，即所谓的生物柴油的生产，本质上包括由天然产生的甘油三 酯(通常为植物脂类)通过转酯化进行的脂肪酸酯的生产。美国专利2,271,619公开了一 种在基本上无水的碱金属氢氧化物作为催化剂存在下，通过添加低于5个碳原子的饱和 单羟基脂肪醇转化高级脂肪酸甘油酯为短链醇酯的方法。根据所述专利，该工艺应当在 温度86-212下(30-100°C)下的反应器中进行。醇的量应当不超过1.75甘油酯当量。催 化剂的量应当为甘油酯质量的0.1-0.5%。后续专利修正或补充了所述方法。美国专利2.360.844、2.383.632、2.383.580、 2.383.581、2.383.614、2.383.633、2.383.596 和 2.383.599 分别描述了 US 2.271.619 中公开 方法的进一步变化，包括a)添加酸以及喷雾干燥步骤；b)添加对未反应的醇进行蒸馏 的步骤；c)对催化剂效果进行分析，建议pH为5-7; d)使用部分脂肪酸酯技术；e)回收 未反应的醇以及对液体进行酸化以改善酯和甘油的分离；f)通过不同方法对部分反应的 甘油酯进行转化；g)除了单羟基醇(非甲醇)外还补充部分甲醇，以改善液相的分离； 以及h)添加溶剂以改善相分离。其它专利提供了进一步的改进和提高。美国专利2,494,366、2,383,601、 3,963,699、4,303,590、4,371,470、4,668,439、5,399,731、5,434,279、和 5,525,126 同样大 部分基于美国专利No.2.271.619中描述的技术。这些专利分别涉及a)添加合适数量的 酸性催化剂至碱性催化剂；b)重复添加酸性酯化催化剂；C)在常温和从真空至大气压的 压力下反应；d)添加第二个碱催化阶段；e)添加第二个酯化阶段并使用吸附剂去除烃基 酯；f)引入气态醇；g)在较低温度下添加额外的酸进行反应；g)引入一种使用酸的改进 的相分离方法；以及h)使用由醋酸钙和醋酸钡构成的混合物的催化剂。独立于已采用的技术之外，甘油酯转酯化中需要再加工的副产品是所谓的甘油 馏分，包括可溶性的亲水反应产物，即甘油，未使用的催化剂以及剩余的脂肪酸酯和在 进一步的转酯化产品分离步骤中使用的其它试剂，即，磷酸和无机盐。在目前使用的 大多数工业化生物柴油生产过程和/或副产物再加工中，甘油馏分以“甘油水”的形式 存在，其包含20%-80%的甘油，以及技术工艺的剩余物如肥皂(0-5%)、脂肪酸甲酯 (0-5% )、甲醇(0-1% )、单甘油酯(0-6% )、灰分(0-5% )和余量的水使体系至100% 体积。生物柴油生产的另一个难以再加工的副产品是所谓的“脱胶残渣”，其形成于 为了转酯化而对植物或动物脂肪进行的初始纯化和pH调节，其中使用了磷酸。所产生 的副产品主要包括与脂肪、蛋白质及脂肪中存在的其它大分子相连的磷酸残基。进一步 的，该副产品包含0-10%的不同浓度的游离的植物和动物脂肪、0-10%的蛋白质、0-5%的灰分、0-1%的甘油，以及水。副产品的回收和/或再加工是脂处理工业、特别是生物柴油生产中的重要问 题。
发明内容
本发明的目标是提出一种再加工脱胶残渣的简易方法。本发明的特殊目的是提 出一种有效的方法来从该难以加工的副产品再加工中获得容易吸收且具有高营养性的生 物质，该方法可用于工业化的脱胶残渣再加工，其已经考虑到了根据生物柴油生产使用 的不同技术工艺而产生的不同组分。所产生的生物质应当具有以下特性易吸收的蛋白 质和维生素的含量高，且适于作为饲料添加剂使用。意外的，上述问题已经被本发明解决了。本发明的主题是一种对天然脂肪的纯化、特别是在生物柴油生产过程中产生的 副产品进行再加工的工业方法，其特征在于，在含有水溶液培养基中培养解脂耶氏酵 母，所述水溶液包含20.0-70.0g/l的脱胶残渣作为碳源，培养温度低于34°C，优选地从约 28°C至约31°C，培养基氧载荷为至少20%饱和度的02，pH值维持在2.5-7.5，直到培养 基中可用的碳源基本上耗尽为止；其中优选地，培养过程维持一种周期性的模式，在一 个生产周期末的部分培养液用新鲜培养基进行替换。优选地，培养基含有选自包含下列 物质的组的至少一种组分硫酸铵、磷酸钾、硫酸镁、尿素、硫胺素、氢氧化钠、酵母 抽提物、谷类胶、壳聚糖以及俄赛泊(Acep0I)，它们的比率为0.5-15g/L培养基。同样优 选地使用“甘油水”作为额外的碳源。优选地，培养条件维持pH为约3.4至约3.6，优选 地为3.5士0.1，培养完成的指标为pH升至4.5。所得的生物质可以在进口温度约200°C、 通道出口温度90°C下喷雾干燥。优选地，培养体积维持在至少1000L。在优选的实施方 式中，排出的培养液中得到15_35g/L的干酵母质量，生物质生产以1.5-3.0g/L · h的速 度进行，其中蛋白质干物质含量以质量计为30-50%。培养中可以使用解脂耶氏酵母菌株 SKOTAN，其保藏于波兰的IBPRS机构，保藏编号KKP 2018p。解脂耶氏酵母SKOTAN菌株已经依照布达佩斯条约进行保藏，其保藏 于波兰农业食品生物技术研究所，波兰华沙(Instytut Biotechnologii Przemyslu Rolno-Spozywczego (Institute of Agricultural and Food Biotechnology, IAFB), ul.Rakowiecka 36，02-532Warszawa(华沙)下文中简写为 IBPRS)，保藏编号 KKP 2018p。其为野生型菌株，筛选自在本发明研究期间所检测的由弗罗茨瓦夫大学生命科学 院(Uniwersytet Przyrodniczy of Wroclaw)收藏的该菌种的多株菌株。选择标准主要由在 基于甘油馏分的培养基中的培养条件构成。首先，使用该解脂耶氏酵母菌株能够获得特 别优选的生物质产率以及对诸如增高的渗透压和相对低的培养基pH等有害培养条件的相 当程度的耐受力。正是由于这样，其培养过程是更加简单，因为其中被其它微生物污染 的风险低。同时，得到的生物质具有优选的营养量，例如高含量的易吸收蛋白质和维生 素，特别是该种族的。因此，其可以被用作高质量的饲料添加剂。本发明的主题还有一种饲料酵母，其含有以干质量计的42% -43.3%的蛋白质。 优选地，氨基酸lie、Leu、Lys、Met、Cys> Phe> Tyr、Thr、Trp和Val的总含量超过 36g/100g蛋白质，优选地约36.8至约37.9g/100g蛋白质。同样优选地，所选的氨基酸在所述蛋白质中的含量范围如表3所定义。保藏信息本发明的另一个主题是保藏于IBPRS、保藏编号为KKP 2018p的解脂耶氏酵母 SKOTAN菌株在脱胶残渣再加工中的应用。优选地，所生产的生物质被用于饲料生产。
具体实施例方式实施例1在基于生物柴油的生产中得到的甘油馏分的培养基中生产解脂耶氏酵母生物质 的基础培养基组分(培养基1)(克/升)甘油馏分20.0-70.0，优选地约50.0(NH4)2SO4 8.5-15.0，优选地约 12.6尿素1.5-6.5，优选地约4.0MgSO4X 7H20 0.5-3.0,优选地约 1.0KH2PO4 0.1-2.0，优选地约 0.5酵母抽提物0.1-2.0，优选地约0.5自来水IOOOmlpH 2.5-7.5，优选地约 3.5-4.0上述培养基组分(培养基1)的比例应当按照1100L的体积进行称重，并用自来 水补充体积至1000L。在一些情况下，为了适应生产目标(即，减少生长时间，蛋白质最大化，氨基 酸的数量以及组成或干质量的最优化等等)，培养基中应当补充其它组分以丰富或调控该 工艺，例如下述表1中给出的例子表权利要求
1.一种对生物柴油生产的副产品进行再加工的工业方法，其特征在于，在含有水 溶液培养基中培养解脂耶氏酵母(Yarrowia Lipolytica)，所述水溶液含有作为碳源的 20.0-70.0g/l脱胶残渣，培养温度低于34°C，优选地为约28°C至约31°C，培养基氧合作 用为超过20%饱和度的02，pH值维持在2.5-7.5，直到培养基中所含的可用的碳源基本 上耗尽为止；其中优选地，培养过程维持一种周期性重复的模式，且每次在一个生产周 期末之后将部分培养液用新鲜的培养基进行替换。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，培养基额外含有选自包含下列物质的组的至 少一种组分硫酸铵、磷酸钾、硫酸镁、尿素、硫胺素、氢氧化钠、酵母抽提物、谷类 胶、壳聚糖和/或俄赛泊(Acep0I)，其比率为0.5-15g/L培养基。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于使用甘油水作为额外的碳源。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于培养中维持pH为从约3.4至约3.6，优选地为 3.5士0.1，且培养终止的信号为pH升至4.5。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于所制得的生物质在进口温度约200°C、通道出 口温度90°C下喷雾干燥。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于培养体积维持在至少1000L。
7.根据权利要求1的方法，其特征在于排出的培养液中得到15-35g/L的酵母干质量。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于生物质的生产以1.5-3.0g/L·1ι的速度进行。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于其中干生物质中的蛋白质含量以质量计为 30-50% ο
10.根据权利要求1的方法，其特征在于培养使用解脂耶氏酵母菌株SKOTAN菌株， 其保藏于IBPRS，保藏编号ΚΚΡ2018ρ。
11.一种饲料酵母，其干质量中包含42% -43.3%的蛋白质。
12.根据权利要求11的饲料酵母，其特征在于所述蛋白质含有lie、Leu、Lys、Met、 Cys> Phe> Tyr、Thr、Trp和Val氨基酸，其水平为超过36g/100g蛋白质，优选地为约 36.8至约37.9g/100g蛋白质。
13.根据权利要求11的饲料酵母，其特征在于所选的氨基酸在所述蛋白质中的含量范 围如表3所定义。
14.一种解脂耶氏酵母SKOTAN菌株在脱胶残渣再加工中的应用，所述菌株保藏于 IBPRS,保藏编号为KKP 2018p。
15.根据权利要求14的应用，其特征在于，产生的生物质被用作饲料添加剂。
全文摘要
一种对来自天然脂肪初步纯化的脱胶残渣进行再加工的工业方法，以及一种通过该方法获得的饲料添加剂。
文档编号A23J1/18GK102014658SQ200980114648
公开日2011年4月13日 申请日期2009年4月22日 优先权日2008年4月23日
发明者F·巴兹佐克, W·罗姆威茨 申请人:斯科顿股份有限公司