专利名称：:一种微波-碱耦合预处理酒糟后发酵制取l-乳酸的方法
技术领域：
：本发明涉及一种固体酒糟的再利用方法，特别涉及一种微波-碱耦合预处理酒糟后发酵制取L-乳酸的方法。
背景技术：
：固体酒糟是酿酒的副产物，我国各地每年产生大量固体酒糟，酒糟除含未分解淀粉等粮食残渣外，还有稻壳或秸秆等粉碎物。酒糟中含有氨基酸、还原糖及有机酸营养物质，尤其是含有大量的粗纤维类物质，大约占干重的24.833%，具有资源化利用的价值。目前工业酒糟主要用于生产生态型肥料、单细胞蛋白饲料等，附加值比较低。而对植物纤维原料转化，国内外研究得较多的是以乙醇或甲烷为目标产物，但由于纤维素的转化利用率低，导致目标产物的产量低，因而限制了工业化进程。近年来发展的纤维素类物质碱预处理和微波预处理技术，在破坏纤维素结构降低纤维素的结晶度，脱去木质素，增加原料的疏松性以增加纤维素酶系与纤维素的有效接触等方面取得一定得效果，从而提高酶解效率以及后续目标产物的产量。公开号为CN101671701的中国发明专利申请公开了一种开放式发酵食品废物生产L-乳酸的调控方法，其中利用白酒酒糟接种干酪乳酸杆菌制得了L-乳酸。但酒糟作为含纤维素类废物的一种，其预处理效果的好坏直接关系到产率的大小。因此，研究高纤维素转化率，为后续乳酸发酵提供丰富糖源的预处理技术，至关重要。
发明内容本发明的目的是提供一种微波_碱耦合预处理酒糟后发酵制取L-乳酸的方法，采用该法预处理后的酒糟可直接进行同步糖化发酵生产L-乳酸，解决了单一处理技术耗时长、处理效果不明显以及纤维素利用率低，糖化效果差，乳酸产率低等问题。本发明的技术方案如下一种微波_碱耦合预处理酒糟后发酵制取L-乳酸的方法，其步骤如下(1)预处理将新鲜的酒糟粉碎后，调节酒糟含水率为7090%wt，加入碱，与酒糟混合均勻，使酒糟处于完全浸泡在溶解了的碱液中的状态，碱的质量占新鲜酒糟干重的110%(w/w)，使碱液与酒糟充分接触，并在功率为200500W的微波状态下处理4IOmin得到发酵液。碱可以是氢氧化钠或氢氧化钙。或者可以直接加入8%wt的氨水溶液，使氨水中氨气的质量占干酒糟质量的110%，这样即使不先调节酒糟的含水率也可以满足生产要求，能够使酒糟完全浸泡在氨水中。(2)同步糖化发酵产L-乳酸将步骤(1)预处理后的发酵液调节固液比为按照Ig步骤(1)中加入的原料新鲜的酒糟48g水的量来调节，在每L发酵液中加入30005000U的纤维素酶和13g的L-乳酸菌，在3540°C条件下进行厌氧发酵4872h，分离发酵产生的L-乳酸。本发明以酒糟作为发酵生产乳酸的纤维素质原料，针对纤维素质原料发酵产乳酸糖化效率低、乳酸产量少等缺点，采用微波-碱耦合的方法对酒糟进行预处理，具有如下特点和优点(1)本发明采用微波在碱液存在下进行预处理，使得预处理过程耗时短，只要4IOmin即可，纤维素转化为糖的效率高，缩短了发酵生产周期。(2)本发明发挥了碱的化学作用和微波的物理作用，破坏纤维素结构降低纤维素的结晶度，脱去木质素，可以增加原料的疏松性以及纤维素酶系与纤维素的有效接触，从而提高酶解效率以及后续L-乳酸产率。(3)本发明经预处理后的酒糟加入纤维素酶和L-乳酸菌后可直接进行同步糖化发酵，不需灭菌，不需另外添加营养物质，在进行高效发酵的同时降低了发酵成本，有利于酒糟的高附加值利用。具体实施方式下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。实施例1(微波-碱耦合预处理)取干酒糟20g或者新鲜酒糟57.lg，粉碎成细小颗粒，调节含水率为90%wt，加入氢氧化钠混合均勻，氢氧化钠溶解在酒糟含有的水中，使酒糟完全浸泡在氢氧化钠溶液中，其中氢氧化钠的质量占干酒糟的质量6%，均勻混合得到发酵液，放入微波中，在328W下微波8min。取出预处理后的物料，调节固液比为按照Ig原料新鲜酒糟4g水的比例调节，在每升的发酵液中加入4000U的纤维素酶和1.4g的L-乳酸菌，在35°C条件下进行厌氧发酵48h，测L-乳酸得率。得到0.2341g的L-乳酸/g干酒糟，1.64g的L-乳酸/IOOg发酵物。实施例2(单一碱预处理)取干酒糟20g或新鲜酒糟57.lg，粉碎成细小颗粒，调节含水率为90%wt，加入氢氧化钠使酒糟完全浸泡在溶液中，其中氢氧化钠的质量占干酒糟重的6%，均勻混合得到发酵液，调节发酵液的固液比为按照Ig原料新鲜酒糟4g水的比例调节，在每升的发酵液中加入纤维素酶4000U和1.4g乳酸菌，在35°C条件下进行厌氧发酵48h，测L-乳酸得率。得到0.0542g的L-乳酸/g干酒糟，0.38g的L-乳酸/IOOg发酵物。实施例3(单一微波预处理)取干酒糟20g或新鲜酒糟57.lg，粉碎成细小颗粒，调节含水率为90%wt，放入微波中，在328W下微波8min，取出发酵液调节固液比为按照Ig原料新鲜酒糟4g水的比例调节，在每升发酵液中加入4000U的纤维素酶和1.4g的L-乳酸菌，在35°C条件下进行厌氧发酵48h，测L-乳酸得率。得到0.077g的L-乳酸/g干酒糟，0.54g的L-乳酸/IOOg发酵物。实施例4与实施例1相同，只是乳酸发酵时间延长至72h，结果见下表。实施例5与实施例2相同，只是乳酸发酵时间延长至72h，结果见下表。实施例6与实施例3相同，只是乳酸发酵时间延长至72h，结果见下表。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>由以上实施例可以明显看出采用微波-碱耦合预处理酒糟后再进行发酵制取L-乳酸的L-乳酸得率最高，效果最好。实施例7(微波_碱耦合预处理)取干酒糟20g，粉碎成细小颗粒，调节含水率为70%wt，加入氢氧化钙使酒糟完全浸泡在碱液中，其中氢氧化钙的质量占干酒糟质量1%，均勻混合得到发酵液，放入微波中，在500W下微波4min。取出预处理后的物料，调节固液比为按照Ig原料新鲜酒糟6g水的比例调节，在每升的发酵液中加入5000U的纤维素酶和Ig的L-乳酸菌，在40°C条件下进行厌氧发酵60h，分离发酵产生的L-乳酸。实施例1(微波-碱耦合预处理)取干新鲜酒糟57.lg，粉碎成细小颗粒，可以直接加入8%wt的氨水溶液10.9109ml，也就是其中氨水中氨气的质量占干酒糟质量110%，这样即使不调节酒糟的含水率也可以满足要求，能够使酒糟完全浸泡在氨水中，均勻混合得到发酵液，放入微波中，在200W下微波lOmin。取出预处理后的物料，调节固液比为按照Ig新鲜酒糟8g水的比例调节，在每升的发酵液中加入3000U的纤维素酶和3g的L-乳酸菌，在38°C条件下进行厌氧发酵58h，分离发酵产生的L-乳酸。权利要求一种微波-碱耦合预处理酒糟后发酵制取L-乳酸的方法，其特征在于，步骤如下第一步，预处理将酒糟粉碎后，调节酒糟含水率为70～90％wt，加入碱，混合均匀，使酒糟完全浸泡在碱液中，然后微波处理4～10min得到发酵液；第二步，同步糖化发酵产L-乳酸将第一步预处理后的发酵液调节固液比为1g酒糟4～8g水，加入纤维素酶和乳酸菌，在35～40℃条件下进行厌氧发酵48～72小时，分离发酵产生的L-乳酸。2.根据权利要求1所述的一种微波_碱耦合预处理酒糟后发酵制取L-乳酸的方法，其特征在于，第一步预处理中碱的质量为酒糟干重的110%。3.根据权利要求1或2所述的一种微波_碱耦合预处理酒糟后发酵制取L-乳酸的方法，其特征在于，第一步预处理中碱是氢氧化钠或氢氧化钙。4.根据权利要求1或2所述的一种微波_碱耦合预处理酒糟后发酵制取L-乳酸的方法，其特征在于，第一步预处理中碱是8%wt的氨水，使氨水中氨气的质量占酒糟干重的110%。5.根据权利要求1所述的一种微波_碱耦合预处理酒糟后发酵制取L-乳酸的方法，其特征在于，第一步中微波处理的功率为200500W。6.根据权利要求1所述的一种微波_碱耦合预处理酒糟后发酵制取L-乳酸的方法，其特征在于，在第二步中，在每升的发酵液中加入30005000U的纤维素酶。7.根据权利要求1所述的一种微波_碱耦合预处理酒糟后发酵制取L-乳酸的方法，其特征在于，第二步中，在每升的发酵液中加入13g的L-乳酸菌。专利摘要本发明涉及微波-碱耦合预处理酒糟后发酵制取L-乳酸的方法，步骤如下将新鲜酒糟粉碎调节含水率为70～90％(w/w)，按酒糟干重的1～10％(w/w)加入碱，并在功率为200～500W的微波反应器中处理4～10min。取出上述预处理后的酒糟并调节固液比后，在每升的发酵液中加入3000～5000U的纤维素酶和1～3g的L-乳酸菌，在35～40℃条件下进行同步糖化发酵48～72小时，分离发酵产生的乳酸。微波-碱耦合预处理破坏了酒糟的纤维素结晶区，有利于酶解反应的进行，能大大缩短生产周期，提高L-乳酸的产率。文档编号C12R1/225GKCN101824439SQ201010158290公开日2010年9月8日申请日期2010年4月28日发明者刘建国,周文功,汪群慧申请人:江苏绿丰生物药业有限公司导出引文BiBTeX,EndNote,RefMan