针对木质纤维素制备微生物油脂过程中底物预处理难度大、成本投入高、不宜放大，以及亚铵制浆法中纸浆供大于求和设备空置等问题。本发明专利技术通过整合亚铵制浆法和发酵技术，获得一种木质纤维素制备微生物油脂的新方法。具体地讲就是：木质纤维素通过亚铵制浆法预处理，然后将预处理后的木质纤维素进行酶解获得单糖和寡糖，以获得的糖液为碳源，经过产油微生物发酵获得微生物油脂。按本发明专利技术的方法生产微生物油脂，利于降低微生物油脂生产成本投入。拓展传统造纸工业纸浆应用范围，增加纸浆造纸企业利润，能取得显著的经济效益。便于微生物油脂生产过程的放大和规模化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物化工
，特别涉及一种以亚铵法预处理天然木质纤维素获 得的纸浆为原料，通过产油微生物发酵制备微生物油脂的方法。本专利技术可以更有效地利用 天然木质纤维素材料生产微生物油脂，降低微生物油脂的生产成本投入，便于生产放大。
技术介绍
-些微生物可在胞内积累超过其细胞干重20%的油脂，主要成分为甘油三酯。其 油脂脂肪酸组成和植物油类似，主要为C16和C18的脂肪酸。由于微生物油脂的生产不受时 间、季节、地点以及气候变化的影响，可以实现油脂规模化连续生产。微生物油脂生产技术 可为生物柴油和油脂工业提供新原料，具有重要应用前景。 生物质是地球上第四大能源，并且是唯一可再生能源。木质纤维素类生物质主要 由纤维素、半纤维素和木质素三大部分构成。其中纤维素含量40-50%，半纤维素25-35%， 木质素15-20%。木质纤维素原料主要包括农业和林业废弃物。由于其来源广泛，价格低 廉。因此，利用木质纤维素原料生产微生物油脂，不仅能够降低油脂成本，还可以废物利用， 改善环境问题。在植物组织中木质素与半纤维素以共价键形式结合，并将纤维素分子包埋 其中，形成一种坚固的天然屏障，使一般微生物很难进入使其降解。因此，需要一些特殊的 方法破坏木质纤维素的结构，从而对木质纤维素进行利用。 目前，国内外已经对木质纤维素原料生产微生物油脂进行了广泛的研究。离子 液体溶解木质纤维素是近年发展起来的一种新的预处理方法，它能够有效的破坏木质 纤维素结构，并脱除木质素，显著地提高酶解效率。使用离子液体预处理木质纤维素， 进而进行油脂发酵已有文献报道（Xieetal.Enzymatichydrolysatesofcornstover pretreatedbyaN-methylpyrrolidone-ionicliquidsolutionformicrobiallipid production.Greenchemistry. 2012, 14, 1202-1210)。但离子液体在使用中仍然存在一 些问题：离子液体成本高，重复使用效率低，粘度大不利于放大。稀酸预处理是木质纤维 素预处理中使用较为广泛的方法。稀酸能够破坏木质纤维素中半纤维素的结构，从而利 于后续的酉每水角军（Runetal.Co-HydrolysisofLignocellulosicBiomassforMicrobial LipidAccumulation.Biotechnologyandbioengineering. 2013, 110, 1039-1049) 〇 稀酸 预处理能够有效的破坏半纤维素的结构，但是会产生糠醛、羟甲基糠醛、乙酸等副产物， 影响后续的油脂发酵（Huangetal.Biologicalremovalofinhibitorsleadstothe improvedlipidproductioninthelipidfermentationofcornstoverhydrolysateby Trichosporoncutaneum.BioresourceTechnology. 2011，102, 9705-9709 ;冯冲等.发酵性 丝孢酵母产油脂中纤维质糖化液脱毒工艺对比及优化研究.北京化工大学学报（自然科学 版）.2011，38, 87-91)，增加油脂发酵成本。此外，还有气爆预处理（陈尚妍等.蒸汽爆破预 处理对玉米秸秆化学组成及纤维结构特性的影响.林产化学与工业.2009, 29, 33-38)、碱 予页处理（Wangetal.Fastandefficientnanoshearhybridalkalinepretreatmentofcorn stoverforbiofuelandmaterialsproduction.BiomassandBioenergy. 2013, 51，35-42)、 生物予页处理(Yuetal.Theeffectofbiologicalpretreatmentwiththeselective white-rotfungusEchinodontiumtaxodiionenzymatichydrolysisofsoftwoodsand hardwoods.Bioresourcetechnology. 2009, 100, 5170-5175)、氨爆预处理（Lauetal.The impactsofpretreatmentonthefermentabilityofpretreatedlignocellulosic biomass:acomparativeevaluationbetweenammoniafiberexpansionanddiluteacid pretreatment.Biotechnologyforbiofuel. 2009, 2, 1-11)等预处理方法。虽然这些方法 能够有效的破坏木质纤维素结构，但是因为过程复杂、成本高、副产物多等原因，将会增加 油脂生产过程的复杂性和资本的投入，从而推高微生物油脂的生产成本，且不利于微生物 油脂发酵过程放大和规模化生产。 制浆是造纸工艺的重要环节，是以植物纤维为原料，经不同加工方法制得的纤维 状物质。工艺流程包括植物纤维原料粉碎、蒸煮、洗涤、筛选、漂白、净化、烘干、纸浆。目前， 由于电子产品的普及对纸品市场产生巨大的冲击，导致纸的供应大于需求，而且一些新兴 制浆造纸的成本较低，进而导致纸浆销量和价格下降，造成了造纸企业利润减少、亏损增加 (MahdiMachanietal.Amathematically-basedframeworkforevaluatingthetechnical andeconomicpotentialofintegratingbioenergyproductionwithinpulpandpaper mills.http://dx.doi.org/10. 1016/j.biombioe. 2014. 02. 024)。由此导致一些企业停产 倒闭。
技术实现思路
针对木质纤维素原料制备微生物油脂成本高，不宜放大，以及制浆造纸企业产能 过剩的问题，本专利技术人进行了大量的科学研究和创造性的工作，提出了整合亚铵法制浆和 发酵技术制备微生物油脂的新方法。本专利技术易于操作和放大，可有效改善微生物油脂发酵 的经济性，降低微生物油脂生产成本。拓展传统造纸工业纸浆应用范围，增加制浆造纸行业 利润。 本专利技术通过下述技术方案予以实现： 1、纸浆的制备：将天然木质纤维素原料根据以下亚铵法制浆工艺（侯永发等.马 尾松亚铵法制浆.林产化学与工业，1981，2)进行预处理。洗涤过滤后的再生木质纤维素。 2、含油菌体通过以下方法获得： (1)分步糖化油脂发酵： a、纸浆酶解：将筛选后所得的纸浆进行酶解12_72h，纤维素酶添加量为 10-30FPU/g干纸浆，木聚糖酶添加量为0.l-10mg/g干纸浆，酶解条件为pH4-6,温度 40-60。。。b、调整酶解水解液中总还原糖浓度在30_150g/L，在其中加入酵母粉0.l_2g/L， 硫酸铵0. 5-5g/L，磷酸二氢钾0. 1-lg/L，七水硫酸镁0. 5-3g/L，灭菌后接入产油微生物，在 温度25-35°C本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用亚铵法纸浆为原料制备微生物油脂的方法，其特征在于：以天然木质纤维素经亚硫酸铵制浆法处理后的纸浆为原料生产微生物油脂；一、1)、先酶解后发酵：a、纸浆酶解：木质纤维素经亚硫酸铵预处理后获得纸浆酶解条件为：酶解时纸浆浆液固形物含量为5‑30％(w/v)，纤维素酶用量为5‑30FPU/g(干纸浆)，木聚糖酶用量为0.1‑10mg/g(干纸浆)；酶解条件为：pH3.5‑7，温度30‑60℃，糖化时间12‑72h；FPU为纤维素滤纸酶活；b、调整酶解水解液中总还原糖浓度在30‑150g/L，发酵前在其中加入至终浓度：酵母粉0.1‑2g/L，硫酸铵0.5‑5g/L，磷酸二氢钾0.1‑1g/L,七水硫酸镁0.5‑3g/L，灭菌后接入0.1‑5g/L产油微生物，在温度25‑35℃，pH4.5‑6，溶氧10‑90％条件下进行批式发酵，获得含油菌体；或、调整酶解水解液中总还原糖的浓度在30‑300g/L，在其中加入至终浓度：酵母粉0.1‑10g/L，硫酸铵0.5‑10g/L，磷酸二氢钾0.1‑10g/L,七水硫酸镁0.5‑10g/L，灭菌后接入0.1‑5g/L产油微生物，在温度25‑35℃，pH4.5‑6，溶氧10‑90％条件下进行连续培养，控制稀释率为0.01‑0.12h‑1，获得含油菌体；或、调整酶解水解液中总还原糖的浓度在30‑300g/L，在其中加入至终浓度：酵母粉0.1‑10g/L，硫酸铵0.5‑10g/L，磷酸二氢钾0.1‑10g/L,七水硫酸镁0.5‑10g/L，灭菌后接入0.1‑5g/L产油微生物，在温度25‑35℃，pH4.5‑6，溶氧大于10‑90％条件下进行批式培养，培养到对数生长期后期进行补料，补加含总还原糖150‑300g/L水解液进行批式补料发酵，获得含油菌体；或者2)同步糖化发酵：用水将纸浆调整到固液比为3％‑30％(w/v)，加入至终浓度：酵母粉0.1‑2g/L，硫酸铵0.5‑5g/L，磷酸二氢钾0.1‑1g/L,七水硫酸镁0.5‑3g/L，灭菌后加入纤维素酶5‑20FPU/g(干纸浆)，木聚糖酶0.05‑10mg/g(干纸浆)，进行水解0‑8h后，按照0.1‑5g/L细胞的接种量接入产油微生物，在温度25‑35℃，pH4.5‑6，溶氧10‑90％条件下进行同步糖化油脂发酵，获得含油菌体；二、微生物油脂提取。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈宏伟，谢海波，赵宗保，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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