一种采用甘蔗渣生产乳酸的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生产乳酸的方法，具体的说是一种采用甘蔗渣生产乳酸的方法。
【背景技术】
[0002]乳酸是一种重要的有机酸，在化工、食品、医药等行业有着广泛的应用.近年来，聚乳酸类生物降解塑料的开发使乳酸的需求量猛增。.乳酸以其具有的独特构型优势展示了其广泛的应用前景。随着石油资源的枯竭和新型环保材料一一聚乳酸需求量的大幅度增加，人们正在努力寻找替代石油燃料的新能源和降低L.乳酸生产成本的新原料；
甘蔗是制糖的主要原料之一。经过榨糖之后剩下的甘蔗渣，约有50%的纤维可以用来造纸。不过，其中尚有部分蔗髓(髓细胞)没有交织力，制浆过程前应予除去。甘蔗渣纤维长度约为0.65-2.17mm，宽度是21-28 μ m。其纤维形态虽然比不上木材和竹子，但是比稻、麦草纤维则略胜一筹。浆料可以配入部分木浆后，抄制胶版印刷纸、水泥袋纸等。
【发明内容】
[0003]本发明目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种采用甘蔗渣生产乳酸的方法，发酵液中乳酸的含量高，经检测高达198g/L-205g/L。
[0004]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
一种采用甘蔗渣生产乳酸的方法，其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、甘蔗渣的预处理:将甘蔗渣粉碎至100-200目，备用；用质量分数为0.5%的NaOH溶液对粉碎后的甘蔗渣进行喷洒揉搓，时间为12h，得到预处理后甘蔗渣；操作方法为:喷洒均匀后揉搓5min，放入45°C环境中；每隔4h喷洒NaOH溶液并揉搓一次，每次揉搓5min ；
步骤二、在预处理后甘蔗渣中添加蒸馏水调节PH值为4.8，然后加入木聚糖酶和纤维素酶，放入50°C摇床上进行酶解糖化，糖化时间为Sh-1Oh ;所述木聚糖酶和纤维素酶的加入量分别为预处理后甘蔗渣质量的0.05%和0.0 8%，
步骤三、糖化结束后进行过滤，得到过滤酶解液；将得到的过滤酶解液进行浓缩，得到浓缩酶解液；
步骤四、取干酪乳杆菌接种于干酪乳杆菌种子液培养基中进行培养，得到干酪乳杆菌的种子液，备用；取凝结芽孢杆菌接种于凝结芽孢杆菌种子液培养基进行培养，得到凝结芽孢杆菌的种子液，备用；取黑曲霉，接种于黑曲霉种子液培养基中进行培养，得到黑曲霉的种子液；
步骤五、取干酪乳杆菌的种子液接种于发酵培养基中，接种量为发酵培养基体积的2-2.3%;接着，置于摇床培养发酵，温度35°C，速率150r/min ;发酵24h后，取出，接种凝结芽孢杆菌的种子液，接种量为发酵培养基的1.5-2% ;继续发酵1h后，取出，接种黑曲霉的种子液，接种量为发酵培养基的1.5-2% ;然后置于摇床培养发酵，温度32°C，速率200r/min，发酵时间55h-65h ;所得到发酵液进行乳酸含量测定后，进行分离纯化，即得到乳酸。
[0005]所述过滤酶解液进行浓缩的方法为:在0.09个大气压条件下，水浴温度达到53°C糖化液出现沸腾现象，转速60-80r/min。
[0006]所述干酪乳杆菌的种子培养基，每升培养基中含葡萄糖50g，蛋白胨10 g，牛肉膏5 g，酵母膏 5 g，无水乙酸钠 5 g，MgSO4.7H20 20mL，Mn SO4.7H20 20mL，碳酸钙 20g，pH6.8和吐温lmL，余量为水。
[0007]所述凝结芽孢杆菌的种子培养培养基，每升培养基中含葡萄糖80 g，(NH)4SO4 4g，KH2PO4 0.3 g，ZnSO4.7H20 0.44 g，MgSO4.7H20 0.25 g，余量为水。
[0008]所述发酵培养基，每升培养基中含酶解液50ml，蛋白胨10 g，酵母膏5g，MgSO4.7H20 0.5 g，(NH)4SO4 4 g , KH2PO4 0.4，NaCl 0.1g 和 CaCO4 3g，，余量为水。
[0009]所述的黑曲霉种子液培养基的制备方法为:每1000晕升培养基，取马铃薯200克，切成小块，加水1000毫升煮沸30分钟，冷却后用纱布过滤除去马铃薯块，向滤液内加入葡萄糖20克搅拌至完全溶解，补水至1000毫升，121°C灭菌20分钟。
[0010]所述发酵液中乳酸含量测定的方法为:采用高效液相色谱进行分析发酵液中乳酸含量，色谱柱为迪马公司的C18反相(4.6mm X 250mm，5 μ m);流动相为0.01mol/L的磷酸氢二铵溶液，用磷酸调pH值至2.6，经0.45 μπι孔径合成纤维素酯膜过滤后，超声脱气Ih ;流速0.8mL/min，检测波长210nm，进样量20 μ L，柱温为室温。
[0011]有益效果是:
本发明采用甘蔗渣生产乳酸的方法，该方法中对甘蔗渣进行预处理，纤维物料使用的第一步，也是非常关键的一步。主要使纤维素酶与木质纤维素底物直接接触的更彻底，提高纤维素酶对木质纤维素的反应性，另外能提高纤维素酶的活力。甘蔗渣中含有纤维素，半纤维素，木质素。单独加入一种酶很难水解完全，同时加入纤维素酶和木聚糖酶是甘蔗渣水解更加完全。传统发酵酶解糖化液只使用一种菌，糖化液利用率不高。干酪乳杆菌主要利用葡萄糖，而凝结芽孢杆菌主要利用木糖。凝结芽孢杆菌在葡萄糖与木糖比例大约为1:3时凝结芽孢杆菌是利用木糖效率最高，所以加入干酪乳杆菌发酵24小时后葡萄糖与木糖比例大约为1:3，再加入凝结芽孢杆菌，凝结芽孢杆菌效率最高。本发明采用甘蔗渣生产乳酸，原料为农业下脚料，但发酵液中乳酸的含量高，经检测高达198g/L-205g/L，且纯度达到98%以上；且该工艺无污染，经济，环保。
【具体实施方式】
[0012]—种采用甘蔗渣生产乳酸的方法，其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、甘蔗渣的预处理:将甘蔗渣粉碎至100-200目，备用；用质量分数为0.5%的NaOH溶液对粉碎后的甘蔗渣进行喷洒揉搓，时间为12h，得到预处理后甘蔗渣；操作方法为:喷洒均匀后揉搓5min，放入45°C环境中；每隔4h喷洒NaOH溶液并揉搓一次，每次揉搓5min ；
步骤二、在预处理后甘蔗渣中添加蒸馏水调节PH值为4.8，然后加入木聚糖酶和纤维素酶，放入50°C摇床上进行酶解糖化，糖化时间为Sh-1Oh ;所述木聚糖酶和纤维素酶的加入量分别为预处理后甘蔗渣质量的0.05%和0.0 8%，
步骤三、糖化结束后进行过滤，得到过滤酶解液；将得到的过滤酶解液进行浓缩，得到浓缩酶解液； 步骤四、取干酪乳杆菌接种于干酪乳杆菌种子液培养基中进行培养，得到干酪乳杆菌的种子液，备用；取凝结芽孢杆菌接种于凝结芽孢杆菌种子液培养基进行培养，得到凝结芽孢杆菌的种子液，备用；取黑曲霉，接种于黑曲霉种子液培养基中进行培养，得到黑曲霉的种子液；
步骤五、取干酪乳杆菌的种子液接种于发酵培养基中，接种量为发酵培养基体积的2-2.3%;接着，置于摇床培养发酵，温度35°C，速率150r/min ;发酵24h后，取出，接种凝结芽孢杆菌的种子液，接种量为发酵培养基的1.5-2% ;继续发酵1h后，取出，接种黑曲霉的种子液，接种量为发酵培养基的1.5-2% ;然后置于摇床培养发酵，温度32°C，速率200r/min，发酵时间55h-65h ;所得到发酵液进行乳酸含量测定后，进行分离纯化，即得到乳酸。
[0013]所述过滤酶解液进行浓缩的方法为:在0.09个大气压条件下，水浴温度达到53°C糖化液出现沸腾现象，转速60-80r/min。
[0014]所述干酪乳杆菌的种子培养基，每升培养基中含葡萄糖50g，蛋白胨10 g，牛肉膏5 g，酵母膏 5 g，无水乙酸钠 5 g，MgSO4.7H20 20mL，Mn SO4.7H20 20mL，碳酸钙 20g，pH6.8和吐温lmL，余量为水。
[0015]所述凝结芽孢杆菌的种子培养培养基，每升培养基中含葡萄糖80 g，(NH)4SO4 4g，KH2PO4 0.3 g，ZnSO4.7H20 0.44 g，MgSO4.7H20 0.25 g，余量为水。
[0016]所述的黑曲霉种子液培养基的制备方法为:每1000晕升培养基，取马铃薯200克，切成小块，加水1000毫升煮沸30分钟，冷却后用纱布过滤除去马铃薯块，向滤液内加入葡萄糖20克搅拌至完全溶解，补水至1000毫升，121°C灭菌20分钟。
[0017]所述发酵培养基，每升培养基中含酶解液50ml，蛋白胨10 g，酵母膏5g，MgSO4.7H20 0.5 g，(NH)4SO4 4 g , KH2PO4 0.4，NaCl 0.1g 和 CaCO4 3g，，余量为水。
[0018]所述发酵液中乳酸含量测定的方法为:采用高效液相色谱进行分析发酵液中乳酸含量，色谱柱为迪马公司的C18反相(4.6mm X 250mm, 5 μπι);流动相为0.01mol/L的磷酸氢二铵溶液，用磷酸调pH值至2.6，经0.45 μπι孔径合成纤维素酯膜过滤后，超声脱气Ih ;流速0.8mL/min，检测波长210nm，进样量20 μ L，柱温为室温。
[0019]实施例1
一种采用甘蔗渣生产乳酸的方法，其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、甘蔗渣的预处理:将甘蔗渣粉碎至100目，备用；用质量分数为0.5%的NaOH溶液对粉碎后的甘蔗渣进行喷洒揉搓，时间为12h，得到预处理后甘蔗渣；操作方法为:喷洒均匀后揉搓5min，放入45°C环境中；每隔4h喷洒NaOH溶液并揉搓一次，每次揉搓5min ;
步骤二、在预处理后甘蔗渣中添加蒸馏水调节PH值为4.8，然后加入木聚糖酶和纤维素酶；放入50°C摇床上进行酶解糖化，糖化时间为Sh-1Oh ;所述木聚糖酶和纤维素酶的加入量分别为预处理后甘蔗渣质量的0.05%和0.0 8% ;
步骤三、糖化结束后进行过滤，得到过滤酶解液；将得到的过滤酶解液进行浓缩，得到浓缩酶解液；在0.09个大气压条件下，水浴温度达到53°C糖化液出现沸腾现象，转速60r/min ；
步骤四、取干酪乳杆菌接种于干酪乳杆菌种子液培养基中进行培养，得到干酪乳杆菌的种子液，备用；取凝结芽孢杆菌接种于凝结芽孢杆菌种子液培养基进行培养，得到凝结芽孢杆菌的种子液，备用；取黑曲霉，接种于黑曲霉种子液培养基中进行培养，得到黑曲霉的种子液；
步骤五、取干酪乳杆菌的种子液接种于发酵培养基中，接种量为发酵培养基体积的2% ;接着，置于摇床培养发酵，温度35°C，速率150r/min ;发酵24h后，取出，接种凝结芽孢杆菌的种子液，接种量为发酵培养基的1.5% ;继续发酵1h后，取出，接种黑曲霉的种子液，接种量为发酵培养基的1.5% ;然后置于摇床培养发酵，温度32°C，速率200r/min，发酵时间55h ;所得到发酵液进行乳酸含量测定后，进行分离纯化，即得到乳酸。
[0020]所述发酵培养基，每升培养基中含酶解液50ml，蛋白胨10 g，酵母膏5g，MgSO4.7H20 0.5 g，(NH)4SO4 4 g , KH2PO4 0.4，NaCl 0.1g 和 CaCO4 3g，，余量为水。
[0021]所述的黑曲霉种子液培养基的制备方法为:每1000晕升培养基，取马铃薯200克，切成小块，加水1000毫升煮沸30分钟，冷却后用纱布过滤除去马铃薯块，向滤液内加入葡萄糖20克搅拌至完全溶解，补水至1000毫升，121°C灭菌20分钟。
[0022]所述发酵液中乳酸含量测定的方法为:采用高效液相色谱进行分析发酵液中乳酸含量，色谱柱为迪马公司的C18反相(4.6mm