【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物炼制领域，特别涉及到一种木质纤维素原料的前处理方法。
技术介绍
1、乳酸，化学名2-羟基丙酸，是一种重要的有机酸，其在分子中含有一不对称碳原子的羟基羧酸，具有光学异构体d-乳酸、l-乳酸和消旋乳酸(dl)。其中手性乳酸，即d-乳酸或l-乳酸是合成可降解高分子材料聚乳酸(pla)的聚合单体。pla被视为最有潜力替代石油衍生聚合物的环境友好型材料，常用两步法实现，首先将手性乳酸缩聚成低聚物，再解聚生成丙交酯；然后以丙交酯作为聚合单体合成高分子量的pla。pla通常要求手性乳酸光学纯度大于96％～99％。因此手性乳酸、丙交酯是合成pla的关键。
2、以生产l-乳酸为例，在利用木质纤维素原料生产l-乳酸过程中，阻碍乳酸手性的纯度的障碍主要有两个：l-乳酸生产菌株和木质纤维素原料及生物炼制过程。目前通过基因工程手段敲除d-乳酸脱氢酶基因实现了l-乳酸生产菌株的构建(参见中国专利技术专利申请cn109251938a)，生产的l-乳酸光学纯度达到99.0-99.5％，第一个障碍得以解决。第二个障碍为容易被人忽略的木质纤维素原料及生物炼制过程(包括添加的营养物质)，其对纤维素乳酸的手性纯度也会产生影响。木质纤维素原料中如玉米秸秆、小麦秸秆中含有水溶性碳水化合物，如葡萄糖、果糖、蔗糖等。木质纤维素原料通常因为品种、季节不同而收获时间不同，从种植地收获原料到工业利用生产乳酸往往需要经过一段时间的储存，原料中可发酵糖极易被原料中本身就存在的乳酸菌利用而生成消旋乳酸，并一直存在于整个生物炼制过程中，最终影响手性乳酸的光学纯
3、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、鉴于上述利用木质纤维素原料生产高手性纯度纤维素乳酸面临的技术难题，本专利技术提供一种木质纤维素原料的前处理方法，通过干燥处理，降低含水量，避免木质纤维素原料在储存过程中可溶性单糖向混合乳酸转化。本专利技术的专利技术人发现降低木质纤维原料的含水量能够抑制原料中乳酸菌的生长从而避免可溶性单糖转化为消旋乳酸，为提高木质纤维素原料后续生产单一l-乳酸或d-乳酸、以及进一步合成丙交酯的手性纯度提供有利条件。
2、本专利技术的目的在于提供一种木质纤维素原料的前处理方法，对所述木质纤维素原料进行干燥处理后再进行储存。
3、本专利技术所述木质纤维素原料包括玉米秸秆、玉米芯、小麦秸秆、棉花杆、芝麻杆、油菜杆、甜高粱茎秆、玉米芯、稻秆、稻草、稻壳、谷壳、甘蔗渣、稻草、木屑、硬木、软木中的一种或几种；
4、在一些具体的实施方式中，所述木质纤维素原料进行粉碎后再干燥处理，所述粉碎的方式包括但不限于球磨、碾磨、积压或切碎中的任意一种或几种的组合，例如锤式粉碎机粉碎、秸秆粉碎机粉碎等；
5、在一些具体的实施方式中，所述木质纤维素原料的粒度为5-15mm，进而优选为8-12mm。所述木质纤维素原料的粒度指的是木质纤维素原料碎片的粒度。
6、在一些具体的实施方式中，所述干燥处理的方式包括但不限于自然晾干、箱式干燥、转筒干燥、转鼓干燥、带式干燥、流化床干燥、气流干燥中的一种或几种。
7、在一些具体的实施方式中，所述干燥处理的方式为箱式干燥，进而优选为电热鼓风干燥箱。
8、在一些具体的实施方式中，所述干燥处理的温度为20-40℃，干燥时间为0-12h。
9、在一些具体的实施方式中，所述干燥处理后木质纤维素原料的含水量为0-25％，进而为0-15％，例如4％、6％、8％、12％、15％、20％、25％等。
10、在一些具体的实施方式中，所述储存为密封储存。所述储存的方式包括但不限于袋贮、窖贮、包贮、堆贮、紧密捆扎中的任意一种或几种的组合。储存时间可以为0-6个月。
11、在一些具体的实施方式中，所述储存时环境控制为厌氧，例如采用密闭隔绝空气的容器进行储存。
12、在一些具体的实施方式中，所述储存时控制环境温度为-10-40℃，进而为20-30℃，例如一般常温。
13、本申请通过降低新收获的木质纤维素原料中的含水量，再进行储存，能够很大程度的抑制野生乳酸菌的生长，从而避免可溶性单糖向混合d-乳酸和l-乳酸转化。
14、本专利技术还提供了一种乳酸发酵方法，其使用经过上述前处理的木质纤维素原料作为原料生产乳酸。具体地，其使用经过上述前处理的木质纤维素原料作为原料进行预处理、脱毒、糖化、发酵等步骤生产乳酸。所述木质纤维素原料可以提供木质纤维素来源的可发酵单糖。
15、在一些具体的实施方式中，经上述前处理的木质纤维素原料进行预处理，预处理方式包括但不限于稀酸预处理，蒸汽爆破预处理，氨纤维爆破预处理，碱预处理和离子液体预处理等。上述预处理过程会产生抑制后续纤维素酶活性、发酵微生物的细胞生长和代谢活性的抑制物。常常对预处理后的物料进行脱毒处理以脱除这些抑制物。目前采用的抑制物脱除手段主要包括水洗、石灰处理、离子交换吸附、活性炭吸附和利用微生物脱毒等。
16、在一些具体的实施方式中，对预处理后的木质纤维素原料以微生物脱毒脱除抑制物，将生物降解菌株接种于经过预处理的木质纤维素物料进行生物降解24-72h，接种量为5％-15％，通气量为0.1-1.4vvm，温度20-37℃；所述生物降解菌株包括但不限于宛氏拟青霉或树脂枝孢霉。
17、在一些具体的实施方式中，所述宛氏拟青霉为宛氏拟青霉paecilomycesvariotii fn89，保藏编号为cgmcc no.17665，保藏日期为2019年5月8日，保藏地址为北京市朝阳区中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，分类命名为宛氏拟青霉，参见中国专利技术专利cn110713939a。在一些具体的实施方式中，所述树脂枝孢霉为树脂枝孢霉amorphotheca resinae zn1，保藏编号为cgmcc 7452，参见中国专利技术专利cn102191279a。
18、在一些具体的实施方式中，所述糖化时，控制ph值为4.5-6.5，和/或，温度为38-55℃。
19、在一些具体的实施方式中，所述发酵时，控制ph值为4.5-6.5，和/或，温度为40-55℃。本专利技术所述乳酸发酵结束后所有已知的木质纤维素来源的可发酵单糖葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖和半乳糖都将转化为手性乳酸。
20、在一些具体的实施方式中，向经上述前处理、预处理、脱毒的木质纤维素原料加入纤维素酶液，纤维素酶用量为5-20mg蛋白/g干物料，在ph值4.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，对所述木质纤维素原料进行干燥处理后再进行储存。
2.根据权利要求1所述的木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，所述木质纤维素原料包括玉米秸秆、玉米芯、小麦秸秆、棉花杆、芝麻杆、油菜杆、甜高粱茎秆、玉米芯、稻秆、稻草、稻壳、谷壳、甘蔗渣、稻草、木屑、硬木、软木中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，所述木质纤维素原料进行粉碎后再干燥处理，所述粉碎的方式包括但不限于球磨、碾磨、积压或切碎中的任意一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，所述木质纤维素原料的粒度为5-15mm，进而优选为8-12mm。
5.根据权利要求1所述的木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，所述干燥处理的方式包括但不限于自然晾干、箱式干燥、转筒干燥、转鼓干燥、带式干燥、流化床干燥、气流干燥中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，所述干燥处理后木质纤维素原料的含水量为0-25％，进
7.根据权利要求1所述的木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，所述储存为密封储存，和/或，所述储存时环境控制为厌氧。
8.根据权利要求7所述的木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，所述储存的方式包括但不限于袋贮、窖贮、包贮、堆贮、紧密捆扎中的任意一种或几种的组合。
9.根据权利要求1所述的木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，所述储存时控制环境温度为-10-40℃。
10.一种乳酸发酵方法，其使用经过权利要求1-9任意一项木质纤维素原料的前处理方法获得的木质纤维素原料生产乳酸。
...【技术特征摘要】
1.一种木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，对所述木质纤维素原料进行干燥处理后再进行储存。
2.根据权利要求1所述的木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，所述木质纤维素原料包括玉米秸秆、玉米芯、小麦秸秆、棉花杆、芝麻杆、油菜杆、甜高粱茎秆、玉米芯、稻秆、稻草、稻壳、谷壳、甘蔗渣、稻草、木屑、硬木、软木中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，所述木质纤维素原料进行粉碎后再干燥处理，所述粉碎的方式包括但不限于球磨、碾磨、积压或切碎中的任意一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，所述木质纤维素原料的粒度为5-15mm，进而优选为8-12mm。
5.根据权利要求1所述的木质纤维素原料的前处理方法，其特征在于，所述干燥处理的方式包括但不...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓梦，何妮玲，鲍杰，徐敏，刘修才，
申请(专利权)人：上海凯赛生物技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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