以木薯淀粉发酵生产微生物油脂及其制备生物柴油的方法，属于生物能源领域。包括微生物油脂的制备和利用微生物油脂制备生物柴油的方法，即以皮状丝胞酵母Ｂ３为产油脂菌种，木薯淀粉糖化液为碳源，在一定培养条件下分批发酵培养微生物，经干燥、提取获得微生物油脂；以该微生物油脂为原料，在催化剂作用下进行转酯化反应，得到生物柴油，副产物为甘油。本发明专利技术的优点是：利用木薯淀粉为原料发酵生产微生物油脂，既充分利用了木薯淀粉资源，又可降低微生物油脂生产的原料成本；建立了微生物油脂转化生物柴油的工艺，工艺操作简便、环境友好、易于控制，具有良好的工业化应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物能源
，特别涉及一种以木薯淀粉发酵生产微生物油脂及 其制备生物柴油的方法。
技术介绍
生物柴油是近年来基于环境恶化和能源危机发展起来的一种可替代化石燃料的 可再生新能源，是一种具有很大发展潜力的可再生清洁能源。目前国内外对于生物柴油制 备的研究主要集中于植物油或餐饮废弃油脂方面，但利用植物油为原料成本高，其成本占 到总生产成本的70 85%，以餐饮废弃油为原料，也存在原料难以收集和运输的困难，这 些都严重地制约了生物柴油的产业化进程，因此寻找一种廉价的原料成为了生物柴油产业 化的关键。微生物油脂(microbial oil)又称单细胞油脂(single cell oil)，是由酵母、霉 菌、细菌和藻类等微生物在一定的条件下，利用碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂作为碳 源，在菌体内产生的大量油脂。生物柴油由各种动、植物油脂经酯化或转酯化工艺而得，而 大部分微生物油的脂肪酸组成和一般植物油相近，因此微生物油脂可替代植物油脂生产生 物柴油。目前微生物油脂主要是用粮食或糖蜜通过液态发酵来生产，生产成本高昂，所以寻 找新的发酵方法和丰富而廉价的发酵原料来生产微生物油脂势在必行。淀粉类生物质原料作为一种新的可再生原料在新型能源生产方面有着非常广泛 的用途，目前淀粉类原料已经成功用于乙醇、乳酸、柠檬酸等产品的发酵生产，而在微生物 油脂方面也有相关报道，如清华大学刘德华等(专利公开号CN 1923960A)专利技术利用酵母 产油菌生产微生物油脂并制备生物柴油，所用的碳源为葡萄糖、木质类纤维素水解液及淀 粉类水解液为原料生产微生物油脂，并提出相关的生物柴油合成方法。淀粉包括玉米淀 粉、薯类淀粉、变性淀粉等，而薯类淀粉中以木薯淀粉为最，其被称为“薯类淀粉之王”(黄 洁，李开绵，叶剑秋，等.中国木薯产业化的发展研究与对策，中国农学通报，2006，22 (5) 421 426)。用木薯淀粉发酵仅见生产生物燃油丁醇的报告(王燕飞.以木薯为原料制 取燃油生物丁醇的方法，中国专利，公开号CN 101165188A)，而关于利用其为原料发酵生产 微生物油脂并合成生物柴油的方法更是未见报道。目前利用发酵法生产微生物油脂同时 合成生物柴油也有相关专利报道，如中科院大连化学物理研究所赵宗保等(专利公开号CN 101037639A)专利技术以海洋滩涂植物大米草为原料，提出采用酵母工程菌将大米草分步糖化 发酵生产生物油脂和生物柴油的工艺；宋元达(专利公开号CN 101445741A)专利技术的一种以 农副厂品加工废弃物和工业废水为主要原料来培养一种产油脂的酵母，以及以此微生物油 脂为原料通过酶催化的油脂交酯化反应来生产生物柴油的工艺。以上这些专利技术以农副产品 废弃物为发酵原料，原料的前期预处理步骤繁琐且可利用的还原糖得率较低，在大规模工 业化生产上存在一定缺陷。考虑到以上所述方面，我们首次设计了一种利用木薯淀粉作为发酵碳源生产微生 物油脂和生物柴油的方案。皮状丝胞酵母菌株B3将淀粉糖化液中的碳源转化为油脂并在4细胞内大量积累，积累的油脂提取后经过转酯反应而生成生物柴油。这不仅降低生产生物 柴油的原料成本，也巧妙的填补了利用木薯淀粉来生产生物柴油的技术空缺，为木薯淀粉 的全面开发利用提供了一种新的途径。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种由木薯淀粉生产微生物油脂及其制备生物柴油的方法， 以实现木薯淀粉原料的充分开发利用，生产可替代植物油脂的生物柴油。本专利技术所述利用微生物发酵油脂制备生物柴油的方法，其特征在于包括如下步 骤(1)所述木薯淀粉处理过程为A以水与淀粉类原料质量比为1 6 1的比例将木薯淀粉原料加入自来水中混 勻成淀粉浆；B调节淀粉浆PH值在5. 0 7. 0，向淀粉浆中加入α -淀粉酶，α -淀粉酶加酶量 为1 10U/g淀粉干重，在80 100°C条件下，液化1 3小时，得到淀粉液化液；C将淀粉液化液pH值调节在3. 5 6. 0后加入糖化酶，糖化酶的添加量为100 1000U/g淀粉干重，在50 70°C条件下糖化0. 5 3小时，得到淀粉糖化液；上述加水量与淀粉类原料质量比优选为1 4 1。上述α -淀粉酶的加酶量优选为2 6U/g淀粉干重，糖化酶的添加量优选为 200 400U/g淀粉干重。⑵发酵过程将产油酵母菌在斜面培养基中进行转接活化，然后在种子培养基中进行种子培 养，再转接5 15%的菌种到发酵培养基中，在温度为25 35°C、转速为300 500r/min 下培养36 72h后，发酵结束后测定菌体的生物量；(3)微生物油脂的提取将微生物发酵得到大量菌体，离心干燥收集菌体，利用石油醚作为有机溶剂结合 索氏提取器，于60 90°C水浴加热回流6 IOh为从菌体中提取油脂。(4)生物油脂转酯化制备生物柴油取微生物油脂5 10g，以1. 0 3. Og的甲醇作酯化剂，以微生物发酵油脂的1 IOwt % KOH为催化剂，在30 100°C，反应0. 5 5小时，进行转酯化反应后，经分离得到脂 肪酸甲酯即生物柴油，副产物为甘油。所述微生物发酵油脂的菌种为皮状丝孢酵母(Trichosporon cutaneum)B3，保藏 编号为CCTCC NO. M 2010076，由本实验室诱变选育所得；所述微生物发酵过程为以5 15%接种量接种于木薯淀粉糖化液为碳源的发酵培养基中，在温度为25 35°C、转速为300 500r/min下培养36 72h后，通气量0. 5 1. 5vvm实施发酵，得到含 微生物油脂的菌体；发酵过程中，通过发酵罐关联控制蠕动泵流加0. 5 3M的NaOH或1 3M的H3PO4 ；来调节pH值，使之控制在pH 5. 5 6. 5 ；上述各培养基均在115°C、灭菌20分 钟；所述培养基配方为种子培养基包括葡萄糖70g/L，NH4NO3 0. 5g/L，酵母浸粉Ig/L，MgSO4 · 7H20 0. 4g/L，KH2PO4 0. 75g/L，CaCl2 · 2H20 0. 4g/L，pH 为 6. 0 ；发酵培养基包括 碳源为木薯淀粉糖化液，其用量以其含葡萄糖量计为30 100g/L，NH4NO3 0. 5g/L，酵母浸 3g/L, MgSO4 · 7H20 0. 4g/L, KH2PO4 0. 75g/L, CaCl2 · 2H20 0. 4g/L, pH 为 5. 5 6. 5 ;所述微生物油脂转酯化生物柴油的催化剂包括酸、碱、固体碱或生物脂肪酶 (Novozym435)等；所选取的反应条件，温度和时间对于不同的催化剂有不同的参数范围。本专利技术具有以下优势1.所用的发酵原料木薯淀粉，其来源广泛，价格低廉，可种植于山野荒地，不与粮 食争地等优点；通过对木薯原料的循环利用，还可促进木薯种植产业的发展，增加木薯种植 农户的经济收入，具有巨大的经济、社会和生态效益。2.利用微生物发酵油脂制备生物柴油丰富了制备生物柴油的原料，降低生产成 本，环境友好，反应条件温和、具有良好的工业化应用前景。附图说明图1为本专利技术用木薯淀粉糖化发酵生产生物油脂和生物柴油的工艺流程图。具体实施例方式一般性说明本专利技术所选用的菌株为皮状丝孢酵母(Trichosporon cutaneum)B3，由本申请发 明人所在本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
一种以木薯淀粉发酵生产微生物油脂及其制备生物柴油的方法，其特征在于包括微生物油脂的制备和利用微生物发酵油脂制备生物柴油的方法，即以皮状丝胞酵母B3为产油菌种，木薯淀粉糖化液作为碳源，在一定培养条件下分批发酵培养微生物，经干燥、提取获得微生物油脂；以该微生物油脂为原料，在催化剂作用下进行转酯化反应，得到生物柴油，副产物为甘油。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用微生物发酵生产油脂及其制备 生物柴油的步骤如下(1)木薯淀粉原料处理过程将木薯淀粉原料加入自来水中混勻成淀粉浆；调节淀粉浆PH值，向淀粉浆中加入 α _淀粉酶，在适当温度条件下，液化得到淀粉液化液；将淀粉液化液PH值调节后加入糖化 酶，得到淀粉糖化液，测定其还原糖浓度范围；(2)发酵过程将产油酵母菌在斜面培养基中进行转接活化，然后在种子培养基中进行种子培养，再 转接5 15%的菌种到发酵培养基中，在温度为25 35°C、转速为300 500r/min下培 养36 72h后，发酵结束后测定菌体的生物量；(3)微生物油脂的提取将微生物发酵得到大量菌体离心、干燥收集，利用石油醚作为有机溶剂结合索氏提取 器，于60 90°C水浴加热回流6 IOh从菌体中提取油脂。(4)生物油脂转酯化制备生物柴油取微生物油脂5 10g，以1. 0 3. Og的醇作酯化剂，以微生物油脂的1 10衬％碱 为催化剂，在30 100°C，反应0. 5 5h，进行转酯化反应后，经分离得到脂肪酸甲酯即生 物柴油，副产物为甘油。3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于所述步骤(1)木薯淀粉处理过程为A以水与淀粉类原料质量比为1 6 1的比例将木薯淀粉原料加入自来水中混勻成 淀粉浆，优选4 1 ；B调节淀粉浆PH值在5. 0 7. 0，优选5. 5 6. 0 ；向淀粉浆中加入α -淀粉酶，α -淀 粉酶加酶量为1 10U/g淀粉干重，优选2 6U/g ；在80 100°C条件下，液化1 3h，得 到淀粉液化液；C将淀粉液化液PH值调节在3. 5 6. 0后加入糖化酶，糖化酶的添加量为100 1000U/g淀粉干重，PH值调节优选4. 0 5. 0，糖化酶的添加量优选2...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱笃，张志斌，颜日明，曾庆桂，
申请(专利权)人：江西师范大学，
类型：发明
国别省市：36
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