一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法技术

本发明专利技术公开了一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，包括以下步骤：（1）气化：对棕榈废料进行气化得到生物质气体，然后去除生物质气体中的杂质、H2S、焦油及碳氢化合物；（2）厌氧发酵：将厌氧发酵培养基填充于厌氧发酵罐内，然后将生物质气体通入厌氧发酵罐内、并在厌氧发酵培养基中接入厌氧微生物，在绝对厌氧环境中进行发酵、得到有机酸溶液；（3）好氧发酵：对有机酸溶液进行微孔膜过滤、高压灭菌后，在有机酸溶液中接入好氧微生物；将接种有好氧微生物的有机酸溶液和好氧发酵培养基填充于好氧发酵罐内进行发酵。该方法具有如下优点：大大减少环境污染、对环境友好；不仅开拓了棕榈废料的应用领域，还大大降低了碳源成本。

A method of producing single cell protein from palm waste

【技术实现步骤摘要】
一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法
本专利技术涉及生物发酵
，特别涉及一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法。
技术介绍
棕榈油是一种热带木本植物油，由油棕树上的棕榈果压榨而成，是目前世界上生产量、消费量和国际贸易量最大的植物油品种之一，与大豆油、菜籽油并称为“世界三大植物油”。棕榈果采摘后，留下的棕榈壳、油棕空果串、油棕叶就成了无用的棕榈废料。中国作为全球第一大棕榈油进口国，每年的消费量约为600万吨，占市场总量的20％以上，并逐年递增，因而每年都会产生数千万吨的棕榈废料。目前棕榈废料处理方式是燃烧，燃烧后的灰烬用于充当植物的肥料，但燃烧会带来严重的环境污染，而且许多国家已经开始明令禁止燃烧棕榈废料。棕榈废料的另一种处理方式是堆积后使其自然腐烂或分解，但棕榈废料的产生速度远大于其腐烂或分解的速度，这会导致大量棕榈废料的积压。单细胞蛋白，也叫微生物蛋白，是用许多工农业废料及石油废料人工培养的微生物菌体。因而，单细胞蛋白不是一种纯蛋白质，而是由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸及不是蛋白质的含氮化合物、维生素和无机化合物等混合物组成的细胞质团。单细胞蛋白是一类凝缩的蛋白类产品，含粗蛋白50％～85％，其中氨基酸组分齐全，可利用率高，还含维生素、无机盐、脂肪和糖类等，其营养价值高、用途广泛。尽管单细胞蛋白具有上述优点，但目前单细胞的生产成本中，原料成本仍占总生产成本的60％以上，其中原料中的碳源成本最高。
技术实现思路
本专利技术所需解决的技术问题是：提供一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，所述的棕榈废料选自棕榈壳、油棕空果串、油棕叶。该方法以棕榈废料气化得到的生物质气体作为厌氧发酵的唯一碳源进行厌氧发酵，然后将厌氧发酵产物作为好氧发酵的底物进行好氧发酵得到单细胞蛋白产物；相比传统对棕榈废料进行燃烧或堆积处理的方式，大大减少环境污染、对环境友好；相比传统采用碳源为原料制备单细胞蛋白的方法，大大降低了碳源成本。为解决上述问题，本专利技术所述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，包括以下步骤：(1)气化：对棕榈废料进行气化得到生物质气体，然后去除生物质气体中的杂质、H2S、焦油及除甲烷以外的其他碳氢化合物，使生物质气体中的杂质、H2S、焦油及其他碳氢化合物的体积浓度≤40ppm；并使生物质气体中的氧气含量≤10ppm；(2)厌氧发酵：将厌氧发酵培养基填充于厌氧发酵罐内，然后将生物质气体通入厌氧发酵罐内、并在厌氧发酵培养基中接入厌氧微生物，在绝对厌氧环境中进行厌氧发酵、得到有机酸溶液；(3)好氧发酵：对有机酸溶液进行微孔膜过滤后，在有机酸溶液中接入好氧微生物；将接种有好氧微生物的有机酸溶液和好氧发酵培养基填充于好氧发酵罐内进行好氧发酵、得到单细胞蛋白产物。进一步地，前述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其中，步骤(2)中净化处理后的生物质气体的主要成分为占比40％～60％的氢气。气化过程中通过控制温度、氧气浓度等使得生物质气体的组成成分包括：H2和CO、或生物质气体的组成成分包括：H2和CO2、或生物质气体的组成成分包括：H2、CO2和CO。当生物质气体的组成成分包括：H2和CO时，H2和CO的摩尔体积比为(1.5～5.0)：1；H2和CO的摩尔比也可以为(1.5～4.5)：1或(1.5～3.5)：1或(1.5～3.0)：1或(2.0～3.5)：1或(2.0～3.0)：1。当生物质气体的组成成分包括：H2和CO2时，H2和CO2的摩尔体积比为(1.5～5.0)：1；H2和CO2的摩尔比也可以为(1.5～4.5)：1或(1.5～3.5)：1或(1.5～3.0)：1或(2.0～3.5)：1或(2.0～3.0)：1。当生物质气体的组成成分包括：H2、CO2和CO时，H2、CO2和CO的摩尔体积比为(1.5～5.0)：0.5：0.5；H2、CO2和CO的摩尔比也可以为(1.5～4.5)：0.5：0.5或(1.5～4.0)：0.5：0.5或(1.5～3.5)：0.5：0.5或(1.5～3.0)：0.5：0.5或(2.0～3.5)：0.5：0.5或(2.0～3.0)：0.5：0.5。进一步地，前述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其中，步骤(2)中所述的厌氧发酵培养基的组成成分包括：磷酸二氢钾1～3g/L和/或磷酸氢二钾1～3g/L、硫酸铵2～10g/L、硫酸镁0.5～3g/L、2-(N-吗啡啉)乙磺酸8～15g/L、0.2％刃天青0.5～2mg/L。进一步地，前述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其中，步骤(2)中所述的厌氧微生物为酵醋酸菌、杆菌、索状芽孢杆菌、伍氏醋酸杆菌、粘液真杆菌、大肠杆菌、消化链球菌、热醋穆尓氏菌中的一种或多种。进一步地，前述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其中，步骤(2)中厌氧发酵培养基的填充体积为厌氧发酵罐容积的80％±5％。厌氧微生物的接种浓度为厌氧发酵培养基体积的5％～20％或5％～15％或15％～20％或8％～15％。厌氧发酵期间发酵液的发酵温度为30～65℃或32～45℃或35～55℃。厌氧发酵期间发酵液的pH值为6.5～8.0或6.8～7.3。厌氧发酵期间发酵液的ORP值(氧化还原电位)为-250～-200mV；厌氧发酵培养周期为72～168小时。进一步地，前述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其中，步骤(2)中厌氧发酵后得到的有机酸溶液中的有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、丁酸中的一种或多种。进一步地，前述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其中，步骤(2)中通过控制生物质气体通入厌氧发酵罐内的通入量、从而使有机酸溶液中的有机酸含量控制在1％～5％。本专利技术中有机酸溶液中的有机酸含量还可以是1.5％～5％、2％～5％、3％～5％、4％～5％。进一步地，前述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其中，步骤(3)中所述的好氧微生物为酵母、微藻中的一种或多种。进一步地，前述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其中，所述的酵母包括：产朊假丝酵母、热带假丝酵母、园拟酵母、球拟酵母、毕赤酵母、酿酒酵母、解脂耶罗酵母、产油油酯酵母中的一种或多种；所述的微藻包括：沼泽红假单胞菌、类球红假单胞菌、嗜酸红假单胞菌、荚膜红假单胞菌、红螺菌中的一种或多种。进一步地，前述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其中，步骤(3)中所述的好氧发酵培养基的组成成分包括：酵母抽提物0.5～2.5g/L、硫酸镁1～3g/L、硫酸铵5～20g/L、磷酸二氢钾2～5g/L和/或磷酸氢二钾2～5g/L、氯化铁0.01～0.02g/L、硫酸锰0.01～0.02g/L、硫酸锌0.01～0.02g/L、硫酸铜2～4mg/L、钼酸钠2～4mg/L。进一步地，前述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其中，步骤(3)中好氧微生物的接种浓度为好氧发酵培养基体积的1％～10％，好氧微生物的接种浓度更优选为好氧发酵培养基体积的3％～5％。好氧发酵期间发酵液的发酵温度为25～35℃或28～30℃。好氧发酵期间的空气通气量为0.5～2.5vvm或1.0～1.5vvm或1.5～2.0vvm或1.8～2.5vvm。好氧发酵期间通过通气量和搅拌发酵液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）气化：对棕榈废料进行气化得到生物质气体，然后去除生物质气体中的杂质、H2S、焦油及除甲烷以外的其他碳氢化合物，使生物质气体中的杂质、H2S、焦油及其他碳氢化合物的体积浓度≤40ppm；并使生物质气体中的氧气含量≤10ppm；（2）厌氧发酵：将厌氧发酵培养基填充于厌氧发酵罐内，然后将生物质气体通入厌氧发酵罐内、并在厌氧发酵培养基中接入厌氧微生物，在绝对厌氧环境中进行厌氧发酵、得到有机酸溶液；（3）好氧发酵：对有机酸溶液进行微孔膜过滤后，在有机酸溶液中接入好氧微生物；将接种有好氧微生物的有机酸溶液和好氧发酵培养基填充于好氧发酵罐内进行好氧发酵、得到单细胞蛋白产物。

【技术特征摘要】
1.一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）气化：对棕榈废料进行气化得到生物质气体，然后去除生物质气体中的杂质、H2S、焦油及除甲烷以外的其他碳氢化合物，使生物质气体中的杂质、H2S、焦油及其他碳氢化合物的体积浓度≤40ppm；并使生物质气体中的氧气含量≤10ppm；（2）厌氧发酵：将厌氧发酵培养基填充于厌氧发酵罐内，然后将生物质气体通入厌氧发酵罐内、并在厌氧发酵培养基中接入厌氧微生物，在绝对厌氧环境中进行厌氧发酵、得到有机酸溶液；（3）好氧发酵：对有机酸溶液进行微孔膜过滤后，在有机酸溶液中接入好氧微生物；将接种有好氧微生物的有机酸溶液和好氧发酵培养基填充于好氧发酵罐内进行好氧发酵、得到单细胞蛋白产物。2.根据权利要求1所述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其特征在于：步骤（1）中净化处理后的生物质气体的组成成分包括：H2和CO、或生物质气体的组成成分包括：H2和CO2、或生物质气体的组成成分包括：H2、CO2和CO；当生物质气体的组成成分包括：H2和CO时，H2和CO的摩尔体积比为（1.5～5.0）：1；当生物质气体的组成成分包括：H2和CO2时，H2和CO2的摩尔体积比为（1.5～5.0）：1；当生物质气体的组成成分包括：H2、CO2和CO时，H2、CO2和CO的摩尔体积比为（1.5～5.0）：0.5：0.5。3.根据权利要求1所述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的厌氧发酵培养基的组成成分包括：磷酸二氢钾1～3g/L和/或磷酸氢二钾1～3g/L、硫酸铵2～10g/L、硫酸镁0.5～3g/L、2-(N-吗啡啉)乙磺酸8～15g/L、0.2%刃天青0.5～2mg/L。4.根据权利要求1、2或3所述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的厌氧微生物为酵醋酸菌、杆菌、索状芽孢杆菌、伍氏醋酸杆菌、粘液真杆菌、大肠杆菌、消化链球菌、热醋穆尓氏菌中的一种或多种。5.根据权利要求1、2或3所述的一种以棕榈废料为原料生产单细胞蛋白的方法，其特征在于：步骤（2）中厌氧发酵培养基的填充体积为厌氧发酵罐容积的80%±5%；厌氧微生物的接种浓度为厌氧发酵培养基体积的5%～20...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，胡鹏，丁大伟，
申请(专利权)人：苏州吉态来胺生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32