【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业废弃物资源化利用领域，具体涉及一种农作物秸秆生产中链脂肪酸的方法。
技术介绍
1、木质纤维素类有机废弃物作为一种可再生资源，在能源和化工利用方面具有得天独厚的优势。生物转化是其利用的主要途径，但以沼气、纤维素乙醇为代表的传统发酵技术始终存在成本高、产品附加值低等共性问题。因此，仍需探索生产具有高附加值产品转化路径。
2、近年来，随着合成生物学和生物技术的快速发展，一种通过碳链延长合成中链脂肪酸的技术成为木质纤维原料高值化利用的研究热点。中链脂肪酸是指碳原子数在6～12的直链羧酸，包括己酸、庚酸、癸酸、壬酸、癸酸、十一酸和十二酸，主要用于有机合成、香料、医药、润滑剂、增稠剂和生物燃料等领域。通常，乙醇和乙酸是碳链延长常用的电子供体和电子受体，而乙醇和乙酸均可从木质纤维原料获得。使用木质纤维作为中链脂肪酸的底物来源优势如下(1)可再生生物质原料保证大规模生产中链脂肪酸底物的持续供应；(2)通过多环节设计，可从木质纤维原料中同时获得电子供体和电子受体，确保碳链延长过程高效稳定地进行。与工业乙酸和乙醇相比，mcfas(3.0～5.0万元/吨)市售价值更高。因此，将纤维素乙醇转化为附加值更高的中链脂肪酸，对木质纤维原料尤其是秸秆的大规模资源化利用具有重要意义。
3、cn 115976120 a公开了一种豆渣两段式厌氧发酵产中链脂肪酸的方法，cn112961884 a公开了一种种植废弃物合成中链脂肪酸的方法，cn 111394401 a公开了一种木质纤维原料厌氧发酵制备中链脂肪酸的方法。总结发现，中
4、外源介质的添加对于碳链延长过程具有促进效果，例如铁、苯酚、炭等。cn113388648 a公开了一种四氧化三铁促进厌氧发酵产中链脂肪酸以及微生物种间电子传递效率的方法，cn 111909970a公开了一种外源介质强化厌氧微生物发酵生产中链脂肪酸的方法。而利用秸秆发酵剩余固体强化中链脂肪酸合成的工艺未见报道。
技术实现思路
1、鉴于上述，本专利技术在于提供一种农作物秸秆生产中链脂肪酸的方法，可以克服现有技术的缺陷。
2、本专利技术的一种农作物秸秆生产中链脂肪酸的方法，包括如下步骤：
3、(1)秸秆预处理：对秸秆原料进行超微粉碎，获得预处理原料；
4、(2)同步糖化共发酵：在反应容器内加入步骤(1)预处理秸秆原料、纤维素酶、蛋白胨、酵母提取物、酿酒酵母细胞和水进行同步糖化共发酵，控制固体含量为20％；
5、(3)乙醇部分氧化：向步骤(2)反应容器中接种巴氏醋杆菌进行二次发酵；
6、(4)步骤(3)结束后进行固液分离，液体用于碳链延长，固体干燥后备用；
7、(5)秸秆及发酵残渣热解炭制备：步骤(4)中干燥后的固体利用管式炉通过热解制备生物炭；
8、(6)碳链延长：步骤(4)得到的液体部分进行适当稀释后加入营养物质(酵母膏、mgso4·7h2o、k2hpo4和(nh4)2so4)，调节ph后接种科氏梭菌并加入炭材料进行碳链延长，得到丁酸和己酸。
9、具体情况下，上述步骤(1)中所述秸秆原料为玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆或水稻秸秆中的至少一种；
10、优选情况下，上述步骤(2)中纤维素酶添加量为15fpu/g，蛋白胨10g/l、酵母提取物5g/l，同步糖化共发酵反应温度为35℃，反应时间为72h。
11、优选情况下，上述步骤(3)中反应温度为30℃，反应时间为0～48h，优选发酵时间24h，即乙醇/乙酸＝1：1(摩尔比)时停止反应。
12、优选情况下，上述步骤(4)中固液分离中离心参数为转速6500rpm，时间10min。
13、优选情况下，上述步骤(5)热解温度为500-700℃，热解时间为60～120min。
14、优选情况下，上述步骤(6)中将液体稀释到碳摩尔浓度为300mm，营养物质添加量如下：20g/l酵母膏、0.4g/l mgso4·7h2o、0.8g/l k2hpo4和1.0g/l(nh4)2so4，初始ph调节为6.5～7.0，所用炭材料为粒状活性炭、粉末活性炭、发酵残渣炭和秸秆炭中的一种。
15、在一个实施方式中，在步骤(6)中通过添加粒状活性炭强化碳链延长过程，具体步骤为向发酵瓶中添加15g/l的粒状活性炭进行碳链延长过程的强化。
16、在另一个实施方式中，在步骤(6)中通过添加粉末活性炭强化碳链延长过程，具体步骤为向发酵瓶中添加15g/l的粉末活性炭进行碳链延长过程的强化。
17、还一个实施方式中，在步骤(6)中通过添加发酵残渣热解炭强化碳链延长过程，具体步骤为向发酵瓶中添加15g/l的发酵残渣热解炭进行碳链延长过程的强化。
18、再一个实施方式中，在步骤(6)中通过添加秸秆热解炭强化碳链延长过程，具体步骤为向发酵瓶中添加15g/l的秸秆热解炭进行碳链延长过程的强化。
19、本专利技术优点在于：(1)利用农作物秸秆通过两步发酵一锅获得碳链延长所需电子，无需外源添加，提高生产效率的同时降低成本，提高工业生产可行性，解决现有工艺额外添加乙醇/乙酸导致发酵体系不稳定和经济性等问题。(2)利用秸秆发酵剩余固体残渣制备生物炭，强化碳链延长，显著提升己酸产量的同时解决发酵剩余固体未得到充分利用的问题；(3)建立秸秆资源化综合利用新模式，充分发挥秸秆全组分利用优势，工艺操作条件简单，原料成本低廉，通过对农业剩余物的高值化利用促进农业产业增值 。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种农作物秸秆生产中链脂肪酸的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中所述秸秆原料为玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆或水稻秸秆中的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，控制固体含量为20%，纤维素酶添加量为15FPU/g，蛋白胨10 g/L、酵母提取物5 g/L，同步糖化共发酵反应温度为35 °C，反应时间为72 h。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中反应温度为30 °C，反应时间为0~48 h，当乙醇/乙酸=1：1（摩尔比）时停止反应。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中固液分离中离心参数为转速6500 rpm，时间10 min。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（5）热解温度为500-700 °C，热解时间为60~120 min。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（6）中将液体稀释到碳摩尔浓度为250-350 mM，营养物质添加量如下：18
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤（6）中将液体稀释到碳摩尔浓度为300 mM，营养物质添加量如下：20 g/L酵母膏、0.4 g/L MgSO4•7H2O、0.8 g/L K2HPO4和1.0g/L (NH4)2SO4，初始pH调节为6.5~7.0。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（6）中所用炭材料为粒状活性炭、粉末活性炭、发酵残渣炭和秸秆炭中的一种。
10.如权利要求1至9任一项所述的方法，其特征在于，步骤（6）碳链延长得到丁酸和/或己酸。
...【技术特征摘要】
1.一种农作物秸秆生产中链脂肪酸的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中所述秸秆原料为玉米秸秆、棉花秸秆、小麦秸秆或水稻秸秆中的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，控制固体含量为20%，纤维素酶添加量为15fpu/g，蛋白胨10 g/l、酵母提取物5 g/l，同步糖化共发酵反应温度为35 °c，反应时间为72 h。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中反应温度为30 °c，反应时间为0~48 h，当乙醇/乙酸=1：1（摩尔比）时停止反应。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中固液分离中离心参数为转速6500 rpm，时间10 min。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（5）热解温度为500-700 °c，热解时间为60~120...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖卫华，贾惜文，宗剑飞，韩鲁佳，张慧，梁雪岩，赵宗格，刘东，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。