本发明专利技术公开了一种小麦麸皮提取蛋白并全水解发酵生产丙酮、丁醇及乙醇的方法，包括（1）小麦麸皮经超微气流粉碎至粒径为500-4000目；（2）碱法提取小麦麸皮蛋白；（3）碱法提取小麦麸皮蛋白后的残渣加入水和酶，全水解得到水解液；（4）水解液接种丙酮丁醇梭菌发酵获得发酵产物；（5）从发酵后的水解液中分离丙酮、丁醇及乙醇。本发明专利技术可应用于工业上大规模提取小麦麸皮蛋白并联产丙酮丁醇，不仅提高了麸皮的综合利用价值，也为丙酮丁醇发酵开发了一种廉价原料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
小麦麸皮是小麦粉碎生产面粉过程中的副产品，在我国储量100万吨/年，其中残留淀粉含量约25%，蛋白含量15-20%，纤维素含量约10%，半纤维素约15%，木质素约3%，目前小麦麸皮主要用作饲料，综合利用效率不高。从小麦麸皮的原料组成来分析，首先其蛋白含量较高，而且麸皮蛋白和小麦蛋白相比，具有更高的清蛋白和球蛋白含量以及赖氨酸含量，比小麦蛋白的营养价值和生理价值更高，可以用作多种食品添加剂，如饮料、肉制品、冰淇淋等。其次，小麦麸皮中的碳水化合物(残留淀粉、纤维素、半纤维素)含量约占50%，将其 全水解为可发酵糖，非常适合丙酮丁醇发酵。丁醇是新一代的生物燃料，与现有的生物燃料相比，丁醇与汽油的混合比更高，无需对车辆进行改造，同时具有显著的环境效益，能降低温室气体的排放，在未来的运输燃料结构中将会占有重要的比重，同时丁醇还是一种大宗化工原料；丙酮可作为制造醋酸纤维素胶片薄膜、塑料和涂料的溶剂，又可用于生产甲基丙烯酸甲酯(MMA)、双酚A、醇醛缩合物等化工产品。乙醇是良好的有机溶剂和消毒剂，其杀菌作用较快，消毒效果可靠，对人刺激性小，无毒，对物品无损害，多用于皮肤消毒以及医疗器械临床的消毒。丙酮丁醇的生产方法有化学合成法和微生物发酵法，微生物发酵法主要利用粮食为原料，由于粮食成本高，微生物发酵法生产丙酮丁醇在90年代初，被日益成熟、成本低廉的石油化工法所取代。近年来随着石油资源的日趋减少和环境问题的不断恶化，利用可再生资源微生物发酵生产丙酮丁醇等大宗化工能源产品，重新引起世界各国的普遍关注。目前利用麸皮中的残留淀粉发酵丙酮丁醇或者碱法提取小麦麸皮蛋白已有报道，但是未见利用小麦麸皮中的纤维质糖进行发酵丙酮丁醇的报道，更未见超微气流粉碎技术在小麦麸皮综合开发中的应用，尤其是经过超微气流粉碎后提取小麦麸皮蛋白并联产丙酮丁醇的综合开发技术更为鲜见。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷，提供一种。本专利技术将小麦麸皮经超微气流粉碎后碱法提取蛋白，残渣全水解后发酵生产丙酮、丁醇及乙醇。本专利技术所要解决的技术问题由以下技术方案来实现一种，包括如下步骤A.超微气流粉碎小麦麸皮经超微气流粉碎至粒径为500-4000目；B.碱提酸沉法提取小麦麸皮蛋白；C.全水解碱提酸沉法提取小麦麸皮蛋白后的残渣按照水解后总糖重量体积百分比浓度为4-6%(4-6g总糖/IOOml水解液)加水混合，加入高温淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、木聚糖酶和β_葡萄糖苷酶对残渣中的淀粉、纤维素、半纤维素进行全水解，得到水解液；D.发酵水解液接种丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum), 33_38°C厌氧培养35-55小时获得发酵产物； E.从发酵后的水解液中分离丙酮、丁醇及乙醇。在步骤A中粉碎粒径优选2000-4000目。在步骤B中，所述碱提酸沉法提取小麦麸皮蛋白包括下列步骤I)碱提超微气流碎得到的麸皮按照固液比1:1-1:20，加入浓度不高于lmol/L的碱液，20-90°C下浸泡O. 1-20小时；2)将碱提产物进行固液分离获得液体与固形物；3)酸沉将经步骤2)分离得到的液体加酸进行沉淀，洗涤沉淀物；4)干燥沉淀物干燥处理获得小麦麸皮蛋白；步骤I)中固液比1:1-1:20即指固体与液体的混合重量体积比例为lg固体1ml液体-Ig固体20ml液体。所述固液比优选1:6-1:12，具体可选1:6，1:8，1:10，1:12。所述碱浓度优选O. 01-0. lmol/L,更优选 O. 03-0. 07mol/L,具体可选 O. 03mol/L,O.04mol/L,O. 05mol/L,O. 06mol/L。所述碱液可为碱提中常用碱液，包含但不限于氢氧化钠。所述碱提温度优选30-70 V，具体可选30°C，40 V，50°C，60 V，70°C。所述碱提时间优选O. 5-8小时，更优选1-6小时，具体可选O. 5，1，2，3，4，5，7小时；步骤2)中固液分离的方式可采用常规方法。一般可采用离心分离。在5000-10000转/分钟离心1-20分钟的离心条件下，即可实现碱提产物的固液分离。步骤3)中，酸沉可采用常规碱提酸沉法提取小麦麸皮中蛋白的酸沉方法。具体的，可在步骤2)分离得到的液体中滴加稀酸进行沉淀。所述稀酸可选自各种常规稀酸水溶液，优选稀盐酸和稀硫酸水溶液等。所述酸沉中的终点pH优选4. 5-5. 5。较佳的，酸沉中产生的废水可用于步骤3。步骤4)中，沉淀物可采用气流干燥。 干燥后的沉淀物还可进一步粉碎获得小麦麸皮蛋白粉。步骤C中，碱提酸沉法提取小麦麸皮蛋白后的残渣是指小麦麸皮经碱提步骤后固液分离获得的固形物。所述水解用水可以是普通工业用水和/或碱法提取小麦麸皮蛋白时酸沉产生的废水。所述总糖重量体积百分比浓度是指水解后，水解液中所有葡萄糖和木糖的总重量在水解液中的重量体积百分比浓度。加入的高温淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、木聚糖酶和β -葡萄糖苷酶可对残渣中的淀粉、纤维素、半纤维素进行全水解，得到的水解液主要含有己糖和戊糖。较佳的，所用各种酶用量为高温淀粉酶10_50IU/g物料，优选15_50IU/g物料； 糖化酶100_300IU/g 物料，优选 150_300IU/g 物料；纤维素酶10_30IU/g物料，优选15_30IU/g物料；木聚糖酶O. 1-1. 0IU/g物料；β -葡萄糖苷酶I. 0-10. 0IU/g物料，优选2. O-lOIU/g物料。物料重量以小麦麸皮的重量计。水解条件为温度50-55°C，时间36-60小时较佳为40_60小时，pH 5. 0-5. 5。步骤D中，步骤D 所述发酵菌株包含但不限于 NCMB8052，CICC8016, CICC8008。NCIMB8052可自英国食品工业与海洋细菌菌种保藏中心(NCMB)购买获得，CICC8016, CICC8008可自中国工业微生物菌种保藏管理中心(CICC)购买获得。所述水解液发酵前需要添加营养物，包含但不限于硫酸铵、醋酸铵、氯化铵中的一种或多种。所述营养物质的添加量以铵根离子(NH4+)计，一般为O. 01-0. 08mol/L水解液，较佳为O. 02-0. 05mol/L水解液。优选的，所述发酵温度35-38 °C。优选的，所述发酵时间为40-55小时。步骤E中，可采用常规方法，如精馏的方法从发酵液中分离出丙酮、丁醇及乙醇。进一步的，发酵液分离出丙酮、丁醇及乙醇后的废醪，可进一步进行固液分离，固体用于制备饲料，液体用于制备沼气、沼液及沼渣。以上各步骤所述及的优选条件可以任意组配。本专利技术应用超微气流粉碎技术提高小麦麸皮中的蛋白提取率以及碳水化合物(淀粉、纤维素、半纤维素等)的水解率；本专利技术进一步应用多酶协同酶解小麦麸皮中的碳水化合物，以提高可发酵糖浓度，最终提高丙酮丁醇发酵产量。本专利技术的方法，在小麦麸皮提取蛋白后，残渣全水解发酵丙酮、丁醇及乙醇，充分利用麸皮中的残留淀粉，以及纤维素、半纤维素等非淀粉质多糖，不仅提高了小麦麸皮的综合利用价值，而且为丙酮丁醇发酵提供了一种更廉价的原料，实现了小麦麸皮蛋白提取、麸皮全水解、丙酮丁醇发酵联合开发。附图说明图I显示为本专利技术实施例的工艺流程图。具体实施例方式以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小麦麸皮提取蛋白并全水解发酵生产丙酮、丁醇及乙醇的方法，包括如下步骤：A.超微气流粉碎：小麦麸皮经超微气流粉碎至粒径为500？4000目；B.碱提酸沉法提取小麦麸皮蛋白；C.全水解：碱提酸沉法提取小麦麸皮蛋白后的残渣按照水解后总糖重量体积百分比浓度为4？6%加水混合，加入高温淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、木聚糖酶和β？葡萄糖苷酶对残渣中的淀粉、纤维素、半纤维素进行全水解，得到水解液；D.发酵：水解液接种丙酮丁醇梭菌，33？38℃厌氧培养35？55小时获得发酵产物；E.从发酵后的水解液中分离丙酮、丁醇及乙醇。
【技术特征摘要】
1.一种小麦麸皮提取蛋白并全水解发酵生产丙酮、丁醇及乙醇的方法，包括如下步骤 A.超微气流粉碎小麦麸皮经超微气流粉碎至粒径为500-4000目； B.碱提酸沉法提取小麦麸皮蛋白； C.全水解碱提酸沉法提取小麦麸皮蛋白后的残渣按照水解后总糖重量体积百分比浓度为4-6%加水混合，加入高温淀粉酶、糖化酶、纤维素酶、木聚糖酶和3 -葡萄糖苷酶对残渣中的淀粉、纤维素、半纤维素进行全水解，得到水解液； D.发酵水解液接种丙酮丁醇梭菌，33-38°C厌氧培养35-55小时获得发酵产物； E.从发酵后的水解液中分离丙酮、丁醇及乙醇。2.如权利要求I所述小麦麸皮提取蛋白并全水解发酵生产丙酮、丁醇及乙醇的方法，其特征在于，在步骤A中，小麦麸皮经超微气流粉碎至粒径为2000-4000目。3.如权利要求I所述小麦麸皮提取蛋白并全水解发酵生产丙酮、丁醇及乙醇的方法，其特征在于，在步骤B中，所述碱提酸沉法提取小麦麸皮蛋白包括下列步骤 1)碱提超微气流粉碎得到的麸皮按照固液比1:1-1:20，加入浓度不高于lmol/L的碱液，20-90°C下浸泡0. 1-20小时； 2)将碱提产物进行固液分离获得液体与固形物； 3)酸沉将经步骤2)分离得到的液体加酸进行沉淀，洗涤沉淀物； 4)干燥沉淀物干燥处理获得小麦麸皮蛋白。4.如权利要求3所述小麦麸皮提取蛋白并全水解发酵生产丙酮、丁醇及乙醇的方法，其特征在于，步骤I)中，所述固液比为1:6-1:12 ;所述碱浓度为0. 01-0. lmol/L ;碱提温度为30-70°C ;所述碱提时间为0. 5-8小时。5.如权利要求4所述小麦麸皮提取蛋白并全水解发酵生产丙酮、丁醇及乙醇的方法，其特征在于，步骤I)中，所述碱浓度为0. 03-0. 07mol/L，所述碱提时间...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈兆兵，刘莉，史吉平，孙俊松，王建平，林增祥，姜标，
申请(专利权)人：上海中科高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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