【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于农业废弃物发酵液利用领域，具体地说，涉及一种利用高浓度农业源发酵酸化液生产中链羧酸的方法。
技术介绍
1、随着我国农业的快速发展，农业领域产生的废弃物逐年增多，并且大量的农业废弃物处置不当还伴随着环境污染的问题。农业废弃物的处理与利用成为近些年研究的热点。植物纤维性废弃物和畜禽粪便是农业废弃物的主要部分，目前对于农业废弃物的处置方法主要有饲料化、肥料化和能源化三种处理技术，其中厌氧发酵技术的适用范围广、产物种类多，同时可以实现多种产品的综合利用，是近年来备受关注的农业废弃物处理与利用方法。
2、近年来，在研究利用农业废弃物进行厌氧发酵的过程中，研究者成功利用农业废弃物实现了附加值极高的短链羧酸和中链羧酸生产。例如，其中曹起涛利用猪粪与秸秆混合发酵，实现了短链羧酸的生产（曹起涛. 猪粪与青贮玉米秸秆混合发酵产短链羧酸特性研究. 中国农业科学院, 2020.）。cn112063661b公开了一种通过控制发酵中不同阶段的温度，实现在不添加外源电子供体的条件下生产中链酸酸的途径。由于畜禽粪便与农作物秸秆等农业废弃物混合发酵的产乳酸效果好，所以混合酸化液中的乳酸浓度高，基本可达32gcod/l。在生产中链羧酸的原理中，乳酸作为电子供体被氧化时，有两种氧化途径：丙酮酸途径和丙烯酸途径。在丙酮酸途径中，乳酸进行一系列的复杂反应生成二氧化碳和乙酰辅酶a，然后顺利进入逆β氧化过程，发生碳链增长反应，进行中链羧酸生产。另一个途径是丙烯酸途径，乳酸流入丙烯酸途径会经过一系列的反应最终生成丙酸，丙烯酸途径生成的丙酸向庚酸的转化
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种利用高浓度农业源发酵酸化液生产中链羧酸的方法。
2、为了实现本专利技术目的，本专利技术提供一种利用高浓度农业源发酵酸化液生产中链羧酸的方法，所述方法包括：第一阶段：发酵底物经预发酵得到发酵酸化液，所述发酵酸化液的主要成分为乳酸及其他挥发性脂肪酸；第二阶段：稀释第一阶段发酵酸化液的浓度；第三阶段：向稀释后的发酵酸化液中添加农业源接种物，进行碳链延长反应，进行中链羧酸生产。
3、本专利技术中，所述发酵底物为畜禽粪污、作物秸秆、果蔬废弃物等农业废弃物或其混合物。其中，畜禽粪污是必需成分，即发酵底物为畜禽粪污与作物秸秆、果蔬废弃物等农业废弃物中的至少一种的混合物。
4、所述农业源接种物为反刍动物瘤胃液。
5、所述中链羧酸包括正己酸、正庚酸和正辛酸。
6、进一步地，所述方法包括以下步骤：
7、a、第一阶段：按料液比1:1~1:2（优选1:1.3）向发酵底物中加入水，经预发酵得到发酵酸化液；发酵温度为35~50℃，ph值为4.0-6.0。
8、b、第二阶段：加水稀释第一阶段发酵酸化液的浓度，使稀释后的发酵酸化液中乳酸浓度为8~20gcod/l。
9、c、第三阶段：向第二阶段稀释后的发酵酸化液中接种反刍动物瘤胃液，进行中链羧酸发酵生产；发酵温度为35-40℃，ph值为4.0-7.0。
10、步骤a中所述发酵底物为畜禽粪污和农作物秸秆的混合物，或者，发酵底物为畜禽粪污和果蔬废弃物的混合物。混合质量比为1:1~1:1.5。混合物总挥发性固体含量45~70%ts，挥发性固体含量80~90%ts（基于总固体含量）。
11、进一步地，所述发酵底物的碳氮比为(30-40):1，优选40:1。
12、本专利技术所述畜禽粪污为猪粪、牛粪、羊粪、鸡粪等；所述农作物秸秆为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆中的一种或多种；所述果蔬废弃物为水果或蔬菜种植过程中产生的腐烂的果实、秧、藤、叶以及加工过程中的尾料；所述农作物秸秆的总固体含量为1~25%ts，挥发性固体含量为85~95%ts（基于总固体含量），粗纤维含量为35-55%，碳氮比为(45-60):1；果蔬废弃物的总固体含量1~25%ts，挥发性固体含量85~95%ts（基于总固体含量），总糖含量为10-20%（基于鲜重），碳氮比为(40-100):1。
13、优选地，步骤a中采用发酵罐进行厌氧发酵，发酵天数为6-10d。
14、优选地，步骤b中加水稀释发酵酸化液的浓度。
15、优选地，步骤c中采用反应器批式发酵进行中链羧酸的生产，发酵天数为18-24d。
16、优选地，步骤c中所述反刍动物瘤胃液为牛或绵羊瘤胃液，其中，绵羊瘤胃液中的优势微生物见图1。
17、在本专利技术的一个具体实施方式中，反刍动物瘤胃液可采自有瘘管的健康牛、羊试验动物或屠宰场牛、羊的瘤胃液。
18、进一步地，步骤c中发酵浓度为2%vs-15%vs；反刍动物瘤胃液的接种量为20-25%v/v。
19、进一步地，步骤c中接种绵羊瘤胃液的方法为在反应器中填充不吸水海绵为附着填料，以发酵酸化液作为微生物的营养源。
20、借由上述技术方案，本专利技术至少具有下列优点及有益效果：
21、（一）本专利技术利用农业源的废弃物作为发酵底物，缓解农业废弃物对生态环境造成负担的现状，同时生成附加值高的中链羧酸，实现“变废为宝”。
22、（二）本专利技术利用农业源发酵液中本身含有的乳酸、乙酸等短链羧酸进行中链羧酸生产，无需外加乙醇等电子供体，降低了生产过程的成本。
23、（三）本专利技术利用农业源接种液中的微生物作为中链羧酸生产的功能菌，实现了利用高浓度混合发酵液进行中链羧酸生产，突破了高浓度乳酸对中链羧酸生产的限制作用，提高了高浓度发酵液生产中链羧酸的效率。
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1.利用高浓度农业源发酵酸化液生产中链羧酸的方法，其特征在于，所述方法包括：第一阶段：发酵底物经预发酵得到发酵酸化液，所述发酵酸化液的主要成分为乳酸及其他挥发性脂肪酸；第二阶段：稀释第一阶段发酵酸化液的浓度；第三阶段：向稀释后的发酵酸化液中添加农业源接种物，进行中链羧酸生产；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A中所述发酵底物的碳氮比为(30-40):1。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤A中采用发酵罐进行厌氧发酵，发酵天数为6-10d。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中加水稀释发酵酸化液的浓度。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤C中采用反应器批式发酵进行中链羧酸的生产，发酵天数为18-24d。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤C中所述反刍动物瘤胃液为牛或绵羊瘤胃液。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤C中发酵浓度为2%VS-15%VS；反刍动物瘤胃液的接种
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，步骤C中接种反刍动物瘤胃液的方法为在反应器中填充不吸水海绵为附着填料，以发酵酸化液作为微生物的营养源。
...【技术特征摘要】
1.利用高浓度农业源发酵酸化液生产中链羧酸的方法，其特征在于，所述方法包括：第一阶段：发酵底物经预发酵得到发酵酸化液，所述发酵酸化液的主要成分为乳酸及其他挥发性脂肪酸；第二阶段：稀释第一阶段发酵酸化液的浓度；第三阶段：向稀释后的发酵酸化液中添加农业源接种物，进行中链羧酸生产；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤a中所述发酵底物的碳氮比为(30-40):1。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤a中采用发酵罐进行厌氧发酵，发酵天数为6-10d。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：董红敏，张芳瑜，尹福斌，张万钦，王顺利，曹起涛，连天境，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，
类型：发明
国别省市：
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