CN102061319B - 菊叶薯蓣制备生物油脂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种菊叶薯蓣制备生物油脂的方法，其特征在于依次包括菊叶薯蓣糊浆化过程、菊叶薯蓣糊浆糖化过程、制备液体种子过程、发酵过程、提取油脂过程。本发明与已有技术相比，具有有效地、可产业化地通过微生物的作用将菊叶薯蓣转化成微生物油脂产物的并能有效地利用菊叶薯蓣有益成分的优点。
Description
技术领域
本发明涉及制备生物油脂技术。
背景技术
为解决日趋严重的能源短缺与环境恶化问题，世界各国大力开发可再生液体燃料，其中生物柴油是最具发展潜力的生物能源产品。目前以动植物油脂生产生物柴油面临成本高、原料总量缺口大、供给季节性强等不利于规模化生产的难题。而且，持续扩大传统油料作物种植获取生物柴油生产原料将存在着与人争粮、与粮争地等问题。因此，开拓新的油脂资源是降低生物柴油价格和保障生物柴油产业可持续发展的关键。
薯蓣属氏薯蓣科中大的一属，原产于墨西哥热带。菊叶薯蓣（Dioscorea composita）是薯蓣中的一种，多年生缠绕性草本植物，单叶互生，块茎形如掌状，有的棒状叠生，外皮粗糙，黑褐色，非常发达。菊叶薯蓣从引种上看具有较强的适应性，正常生长产量和皂素含量都明显高于目前我国大面积种植的盾薯蓣和小花盾薯蓣。菊叶薯蓣具有种植粗放、管理简单、易于推广、种植容易接受等优点。其迅速生长期在每年3~11月，种植周期为3年，3年后亩产3500千克。
薯蓣皂甙元(俗称皂素)，薯蓣皂甙元是合成多种甾体激素和甾体避孕药比较理想的前体，世界各国生产的甾体激素60%以上以它为原料。目前，我国有众多厂家生产甾体激素类药物和甾体口服避孕药，是药品生产中仅次于抗菌素的一个重要领域。我国已利用自产的薯预皂甙配基合成200多种药物，除激素抗炎，避孕等用途外，还利用甾体起始原料合成镇痛药、麻醉药、治冠心病药等。
发酵生产微生物油脂的菌种有多种，主要有：油脂酵母，斯达氏油脂酵母，粘红酵母，红冬孢酵母，皮状丝孢酵母，利用碳水化合物转化为脂肪酸甘油酯，并贮存在菌体内，称为微生物油脂，以区别通过传统油料植物获取的植物油。高产油微生物能在菌体内积累含量超过细胞干重70%的油脂，且脂肪酸组成和常见植物油相似，仍以16碳和18碳系脂肪酸为主。
薯蓣皂素为医药保健品的基本原料，提取皂素后的薯蓣淀粉可用于发酵生产生物燃料，达到清洁、环保、综合利用的目的，具有良好的前景。但是，目前还没有一种有效的产业化技术将木薯转化成油脂。
发明内容
本发明的目的在于有效地、可产业化地通过微生物的作用将菊叶薯蓣转化成微生物油脂产物的、便于有效地利用菊叶薯蓣有益成分的菊叶薯蓣制备生物油脂的方法。
本发明是这样实现的：依次包括菊叶薯蓣糊浆化过程、菊叶薯蓣糊浆糖化过程、制备液体种子过程、发酵过程、提取油脂过程，菊叶薯蓣糊浆化过程是将菊叶薯蓣制成糊浆；菊叶薯蓣糊浆糖化过程包括往糊浆加入α-淀粉酶，α-淀粉酶与菊叶薯蓣的重量比为10—40μ：1，调节pH值为5—7，加热至90～100℃并保温液化30—80min，然后冷却至55—65℃，加入纤维素酶和糖化酶，纤维素酶与菊叶薯蓣的重量比为100—120μ：1，糖化酶与菊叶薯蓣的重量比为100—200μ：1，调pH值至4—5，保温糖化50—80min，抽滤分离出糖化液和固体渣；制备液体种子过程包括往浓度为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1—10g/L，加入无机盐离子MgSO4 0.5—1.5g/L，KH2PO4 2—3g/L，ZnSO4 2—6mg/L，MnCl2 0.1—0.3umol/L，CuSO4 0.1—0.3mg/L，调pH至5.0—7.0，接入产油微生物菌株，在摇床及常温下发酵培养48～96h得液体种子；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1—10g/L，加入无机盐离子MgSO4 0.5—1.5g/L，KH2PO4 2—3g/L，ZnSO4 2—6mg/L，MnCl2 0.1—0.3umol/L，CuSO4 0.1—0.3mg/L，调pH至5.0—7.0，接入液体种子，液体种子的用量为5—20wt%，在摇床及常温下发酵培养48～96h得发酵液；提取油脂过程包括采用离心的方式从发酵液中收集菌体，然后采用超声波细胞破碎方式破碎菌体细胞，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5~10min，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。显然，本发明的上述技术有效地、可产业化地通过微生物的作用将菊叶薯蓣转化成微生物油脂产物的，在菊叶薯蓣糊浆糖化过程中分离出糖化液和固体渣，便于从固体渣中有效地利用菊叶薯蓣有益成分。
发酵废弃物中废液用于生产沼气，废渣用于生产饲料。
菊叶薯蓣糊浆化过程包括菊叶薯蓣原料洗净，晾干，经粉碎后过筛得细粉末，粉末与40～60℃温水按重量比为1:3—8的比例搅拌调浆。
液体种子制备过程及糖化液发酵过程中的摇床的转速为100~300r/min，培养温度为25～35℃。
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。
这里，还设置有成品皂素提取过程，成品皂素提取过程包括将菊叶薯蓣糊浆糖化过程中分离出来的固体渣加HCl或硫酸使pH＜2，加压0.3Mpa进行第一次水解，第一次水解时间为0.5小时以上，用盐酸或硫酸将固体渣配成0.3mol的盐酸或硫酸液，加压进行第二次水解，水解时间为2小时以上，清水洗至中性，提取液体，将液体浓缩、结晶得到成品皂素。采用成品皂素提取过程，可充分地利用菊叶薯蓣中的有效成分，同时，又能减少废物的排放、处理，从而更有利于环保。
这里，第一次水解后进行过滤分离，滤液调pH至5.0—7.0后送去发酵过程，固体渣进入第二次水解过程。
本发明的技术具有有效地、可产业化地通过微生物的作用将菊叶薯蓣转化成微生物油脂产物的并能有效地利用菊叶薯蓣有益成分的优点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步详细描述：
本发明依次包括菊叶薯蓣糊浆化过程、菊叶薯蓣糊浆糖化过程、制备液体种子过程、发酵过程、提取油脂过程，菊叶薯蓣糊浆化过程包括菊叶薯蓣原料洗净，晾干，经粉碎后过筛得细粉末，粉末与40～60℃温水按重量比为1:3—8的比例搅拌调浆制成糊浆；菊叶薯蓣糊浆糖化过程包括往糊浆加入α-淀粉酶，α-淀粉酶与菊叶薯蓣的重量比为10—40μ：1，调节pH值为5—7，加热至90～100℃并保温液化30—80min，然后冷却至55—65℃，加入纤维素酶和糖化酶，纤维素酶与菊叶薯蓣的重量比为100—120μ：1，糖化酶与菊叶薯蓣的重量比为100—200μ：1，调pH值至4—5，保温糖化50—80min，抽滤分离出糖化液和固体渣；制备液体种子过程包括往浓度为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1—10g/L，加入无机盐离子MgSO4 0.5—1.5g/L，KH2PO4 2—3g/L，ZnSO4 2—6mg/L，MnCl2 0.1—0.3umol/L，CuSO4 0.1—0.3mg/L，调pH至5.0—7.0，接入产油微生物菌株，在摇床及常温下发酵培养48～96h得液体种子，摇床的转速为100~300r/min，培养温度为25～35℃；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1—10g/L，加入无机盐离子MgSO4 0.5—1.5g/L，KH2PO4 2—3g/L，ZnSO4 2—6mg/L，MnCl2 0.1—0.3umol/L，CuSO4 0.1—0.3mg/L，调pH至5.0—7.0，接入液体种子，液体种子的用量为5—20wt%，在摇床及常温下发酵培养48～96h得发酵液，摇床的转速为100~300r/min，培养温度为25～35℃；提取油脂过程包括采用离心的方式从发酵液中收集菌体，然后采用超声波细胞破碎方式破碎菌体细胞，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5~10min，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，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。发酵废弃物中废液用于生产沼气，废渣用于生产饲料。
还设置有成品皂素提取过程，成品皂素提取过程包括将菊叶薯蓣糊浆糖化过程中分离出来的固体渣加HCl或硫酸使pH＜2，加压0.3Mpa进行第一次水解，第一次水解时间为0.5小时以上，过滤分离，滤液调pH至5.0—7.0后送去发酵过程，固体渣用盐酸或硫酸将固体渣配成0.3mol的盐酸或硫酸液，加压进行第二次水解，水解时间为2小时以上，清水洗至中性，提取液体，将液体浓缩、结晶得到成品皂素。
Claims (3)
1.一种菊叶薯蓣制备生物油脂的方法，其特征在于依次包括菊叶薯蓣糊浆化过程、菊叶薯蓣糊浆糖化过程、制备液体种子过程、发酵过程、提取油脂过程，菊叶薯蓣糊浆化过程是将菊叶薯蓣制成糊浆,具体过程如下：菊叶薯蓣原料洗净，晾干，经粉碎后过筛得细粉末，粉末与40～60℃温水按重量比为1:3—8的比例搅拌调浆；菊叶薯蓣糊浆糖化过程包括往糊浆加入α-淀粉酶，α-淀粉酶与菊叶薯蓣的重量比为10—40μ：1，调节pH值为5—7，加热至90～100℃并保温液化30—80min，然后冷却至55—65℃，加入纤维素酶和糖化酶，纤维素酶与菊叶薯蓣的重量比为100—120μ：1，糖化酶与菊叶薯蓣的重量比为100—200μ：1，调pH值至4—5，保温糖化50—80min，抽滤分离出糖化液和固体渣；制备液体种子过程包括往浓度为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1—10g/L，加入无机盐离子MgSO4 0.5—1.5g/L，KH2PO4 2—3g/L，ZnSO4 2—6mg/L，MnCl2 0.1—0.3umol/L，CuSO4 0.1—0.3mg/L，调pH至5.0—7.0，接入产油微生物菌株，在摇床及常温下发酵培养48～96h得液体种子；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1—10g/L，加入无机盐离子MgSO4 0.5—1.5g/L，KH2PO4 2—3g/L，ZnSO4 2—6mg/L，MnCl2 0.1—0.3umol/L，CuSO4 0.1—0.3mg/L，调pH至5.0—7.0，接入液体种子，液体种子的用量为5—20wt%，在摇床及常温下发酵培养48～96h得发酵液；提取油脂过程包括采用离心的方式从发酵液中收集菌体，然后采用超声波细胞破碎方式破碎菌体细胞，再以有机溶剂提取细胞破碎后的油脂，有机溶剂成分由氯仿和甲醇组成，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，改进的有机溶剂由乙醚和乙醇组成，乙醚、乙醇的重量比为1:1~3，然后振荡后静置5~10min，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所述的菊叶薯蓣制备生物油脂的方法，其特征在于液体种子制备过程及糖化液发酵过程中的摇床的转速为100~300r/min，培养温度为25～35℃。
3. 根据权利要求1或2所述的菊叶薯蓣制备生物油脂的方法，其特征在于生物油脂提取过程的离心机的转速在3000~6000 r/min，离心时的氛围为常温。
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