技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物化工領(lǐng)域，特別涉及一種利用玉米種植業(yè)副產(chǎn)物的玉米秸稈為原料，深黃被孢霉（Mortierella?isabellina）為菌株，發(fā)酵生產(chǎn)微生物油脂及酯化的方法。

背景技術(shù)

隨著能源危機、糧食短缺、環(huán)境污染等問題越來越嚴(yán)重，如何使農(nóng)業(yè)廢棄物無害化、資源化利用已成為亟待解決的關(guān)鍵問題關(guān)。玉米秸稈是一種豐富的農(nóng)業(yè)廢棄物，是可再生資源，是生物質(zhì)資源中應(yīng)用潛力最大儲量、最為豐富的資源之一。陳洪章等在文獻(xiàn)《China?Basic?Science，2009，5:32-37》的“面向新一代生物及化工產(chǎn)業(yè)的生物質(zhì)原料煉制關(guān)鍵過程”，報道了玉米秸稈是新一代生物及化工產(chǎn)業(yè)最具價值的工業(yè)通用原料。而李飛躍,?汪建飛等在《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,?2013,?(14):1-7》的“中國糧食作物秸稈焚燒排碳量及轉(zhuǎn)化生物炭固碳量的估算”，報道了全世界種植的各種農(nóng)作物每年可產(chǎn)生近20億噸的秸稈，中國每年產(chǎn)生的秸稈量約為7億噸，玉米秸稈的年產(chǎn)量高達(dá)23010萬噸，其中約有42.2％的玉米秸稈被閑置浪費或者就地焚燒，造成了嚴(yán)重的資源浪費和環(huán)境污染。雖然玉米秸稈的產(chǎn)量大，但是其經(jīng)濟系數(shù)低，資源化利用率低。

玉米秸稈組成中的纖維素、半纖維和木質(zhì)素是天然的生物質(zhì)能源材料。生物質(zhì)能作為唯一的可再生碳源，是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量，其以生物質(zhì)為載體的能量，其直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。目前玉米秸稈的利用沒有科學(xué)的深化，從玉米綜合利用的延伸及發(fā)展的角度看，這是對生物質(zhì)資源的浪費。

微生物油脂又稱單細(xì)胞油脂，是由藻類、真菌類等微生物，利用碳水化合物、碳?xì)浠衔锖推胀ㄓ椭瑸樘荚?，在菌體內(nèi)轉(zhuǎn)化為油脂儲存。Economou,?Ch.N.,?et?al.在《Bioresource?Technology,?2011,?102：?9737-9742》的“Single?cell?oil?production?from?rice?hulls?hydrolysate”報道了稻殼水解液發(fā)酵產(chǎn)單細(xì)胞油脂，其油脂可占菌體干重的20%微生物油脂經(jīng)酯化為脂肪酸酯為制備生物柴油原料。

發(fā)展玉米秸稈資源產(chǎn)業(yè)，帶動相關(guān)行業(yè)發(fā)展，促進(jìn)國民經(jīng)濟的增長。保證農(nóng)民長久增收，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。開拓新的微生物油脂資源是降低生物柴油價格和保障生物柴油產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

針對微生物油脂及酯化的現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本發(fā)明提供了一種利用玉米秸稈為原料發(fā)酵生產(chǎn)微生物油脂及酯化的方法。

本發(fā)明以玉米秸稈為原料，經(jīng)酸預(yù)處理和酶水解法制備玉米秸稈水解液，其水解液處理并濃縮，添加氮源，以深黃被孢霉M.?iabellina為出發(fā)菌株發(fā)酵產(chǎn)微生物油脂，通過酯化獲得脂肪酸酯。

本方法使用玉米秸稈價格低廉，可降低微生物油脂生產(chǎn)成本，實現(xiàn)玉米秸稈資源高值化利用。同時，減少玉米種植業(yè)廢棄物對環(huán)境的污染，為玉米秸稈綜合利用提供新的途徑，所得微生物油脂經(jīng)酯化可作為生物柴油，具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。

本發(fā)明提供的一種利用玉米秸稈為原料發(fā)酵生產(chǎn)微生物油脂及酯化的方法，其步驟和條件如下：

（1）玉米秸稈酸處理

?????在反應(yīng)釜中加入碎粉至40-200目玉米秸稈，按照干燥的玉米秸稈的質(zhì)量g與水的體積mL的配比為1:8-14加入水，再加入該溶液總體積的0.5-1.25%的硫酸，于100-160℃恒溫60-150min，采用過濾或離心的方法得到玉米秸稈酸處理的上清液和玉米秸稈酸處理的濾渣；

（2）玉米秸稈濾渣酶水解????????

在反應(yīng)釜中加入步驟（1）玉米秸稈酸處理的濾渣，按該濾渣干重g與水的體積mL的配比為1:?6-12加入水，并按該濾渣干重再加入25FPU/g的纖維素混合酶，該混合酶的活性為80-160IU/mL，于40-60℃保溫50-80h，采用過濾或離心的方法得到玉米秸稈酶解的上清液；

（3）玉米秸稈水解液的中和

將步驟（1）和（2）得到的上清液混合，再將其濃縮至所含的還原糖質(zhì)量濃度為60-80?g?/L，用Ca(OH)₂調(diào)pH值為6.0-7.5，40-70℃恒溫20-30min，離心除去沉淀，得到玉米秸稈水解液；

（4）油脂微生物發(fā)酵培養(yǎng)