一種采用甘蔗渣生產乳酸的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生產乳酸的方法，具體的說是一種采用甘蔗渣生產乳酸的方法。
【背景技術】
[0002]乳酸是一種重要的有機酸，在化工、食品、醫藥等行業有著廣泛的應用.近年來，聚乳酸類生物降解塑料的開發使乳酸的需求量猛增。.乳酸以其具有的獨特構型優勢展示了其廣泛的應用前景。隨著石油資源的枯竭和新型環保材料一一聚乳酸需求量的大幅度增加，人們正在努力尋找替代石油燃料的新能源和降低L.乳酸生產成本的新原料；
甘蔗是制糖的主要原料之一。經過榨糖之后剩下的甘蔗渣，約有50%的纖維可以用來造紙。不過，其中尚有部分蔗髓(髓細胞)沒有交織力，制漿過程前應予除去。甘蔗渣纖維長度約為0.65-2.17mm，寬度是21-28 μ m。其纖維形態雖然比不上木材和竹子，但是比稻、麥草纖維則略勝一籌。漿料可以配入部分木漿后，抄制膠版印刷紙、水泥袋紙等。
【發明內容】
[0003]本發明目的是為解決上述技術問題的不足，提供一種采用甘蔗渣生產乳酸的方法，發酵液中乳酸的含量高，經檢測高達198g/L-205g/L。
[0004]本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是:
一種采用甘蔗渣生產乳酸的方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一、甘蔗渣的預處理:將甘蔗渣粉碎至100-200目，備用；用質量分數為0.5%的NaOH溶液對粉碎后的甘蔗渣進行噴灑揉搓，時間為12h，得到預處理后甘蔗渣；操作方法為:噴灑均勻后揉搓5min，放入45°C環境中；每隔4h噴灑NaOH溶液并揉搓一次，每次揉搓5min ；
步驟二、在預處理后甘蔗渣中添加蒸餾水調節PH值為4.8，然后加入木聚糖酶和纖維素酶，放入50°C搖床上進行酶解糖化，糖化時間為Sh-1Oh ;所述木聚糖酶和纖維素酶的加入量分別為預處理后甘蔗渣質量的0.05%和0.0 8%，
步驟三、糖化結束后進行過濾，得到過濾酶解液；將得到的過濾酶解液進行濃縮，得到濃縮酶解液；
步驟四、取干酪乳桿菌接種于干酪乳桿菌種子液培養基中進行培養，得到干酪乳桿菌的種子液，備用；取凝結芽孢桿菌接種于凝結芽孢桿菌種子液培養基進行培養，得到凝結芽孢桿菌的種子液，備用；取黑曲霉，接種于黑曲霉種子液培養基中進行培養，得到黑曲霉的種子液；
步驟五、取干酪乳桿菌的種子液接種于發酵培養基中，接種量為發酵培養基體積的2-2.3%;接著，置于搖床培養發酵，溫度35°C，速率150r/min ;發酵24h后，取出，接種凝結芽孢桿菌的種子液，接種量為發酵培養基的1.5-2% ;繼續發酵1h后，取出，接種黑曲霉的種子液，接種量為發酵培養基的1.5-2% ;然后置于搖床培養發酵，溫度32°C，速率200r/min，發酵時間55h-65h ;所得到發酵液進行乳酸含量測定后，進行分離純化，即得到乳酸。
[0005]所述過濾酶解液進行濃縮的方法為:在0.09個大氣壓條件下，水浴溫度達到53°C糖化液出現沸騰現象，轉速60-80r/min。
[0006]所述干酪乳桿菌的種子培養基，每升培養基中含葡萄糖50g，蛋白胨10 g，牛肉膏5 g，酵母膏 5 g，無水乙酸鈉 5 g，MgSO4.7H20 20mL，Mn SO4.7H20 20mL，碳酸鈣 20g，pH6.8和吐溫lmL，余量為水。
[0007]所述凝結芽孢桿菌的種子培養培養基，每升培養基中含葡萄糖80 g，(NH)4SO4 4g，KH2PO4 0.3 g，ZnSO4.7H20 0.44 g，MgSO4.7H20 0.25 g，余量為水。
[0008]所述發酵培養基，每升培養基中含酶解液50ml，蛋白胨10 g，酵母膏5g，MgSO4.7H20 0.5 g，(NH)4SO4 4 g , KH2PO4 0.4，NaCl 0.1g 和 CaCO4 3g，，余量為水。
[0009]所述的黑曲霉種子液培養基的制備方法為:每1000暈升培養基，取馬鈴薯200克，切成小塊，加水1000毫升煮沸30分鐘，冷卻后用紗布過濾除去馬鈴薯塊，向濾液內加入葡萄糖20克攪拌至完全溶解，補水至1000毫升，121°C滅菌20分鐘。
[0010]所述發酵液中乳酸含量測定的方法為:采用高效液相色譜進行分析發酵液中乳酸含量，色譜柱為迪馬公司的C18反相(4.6mm X 250mm，5 μ m);流動相為0.01mol/L的磷酸氫二銨溶液，用磷酸調pH值至2.6，經0.45 μπι孔徑合成纖維素酯膜過濾后，超聲脫氣Ih ;流速0.8mL/min，檢測波長210nm，進樣量20 μ L，柱溫為室溫。
[0011]有益效果是:
本發明采用甘蔗渣生產乳酸的方法，該方法中對甘蔗渣進行預處理，纖維物料使用的第一步，也是非常關鍵的一步。主要使纖維素酶與木質纖維素底物直接接觸的更徹底，提高纖維素酶對木質纖維素的反應性，另外能提高纖維素酶的活力。甘蔗渣中含有纖維素，半纖維素，木質素。單獨加入一種酶很難水解完全，同時加入纖維素酶和木聚糖酶是甘蔗渣水解更加完全。傳統發酵酶解糖化液只使用一種菌，糖化液利用率不高。干酪乳桿菌主要利用葡萄糖，而凝結芽孢桿菌主要利用木糖。凝結芽孢桿菌在葡萄糖與木糖比例大約為1:3時凝結芽孢桿菌是利用木糖效率最高，所以加入干酪乳桿菌發酵24小時后葡萄糖與木糖比例大約為1:3，再加入凝結芽孢桿菌，凝結芽孢桿菌效率最高。本發明采用甘蔗渣生產乳酸，原料為農業下腳料，但發酵液中乳酸的含量高，經檢測高達198g/L-205g/L，且純度達到98%以上；且該工藝無污染，經濟，環保。
【具體實施方式】
[0012]—種采用甘蔗渣生產乳酸的方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一、甘蔗渣的預處理:將甘蔗渣粉碎至100-200目，備用；用質量分數為0.5%的NaOH溶液對粉碎后的甘蔗渣進行噴灑揉搓，時間為12h，得到預處理后甘蔗渣；操作方法為:噴灑均勻后揉搓5min，放入45°C環境中；每隔4h噴灑NaOH溶液并揉搓一次，每次揉搓5min ；
步驟二、在預處理后甘蔗渣中添加蒸餾水調節PH值為4.8，然后加入木聚糖酶和纖維素酶，放入50°C搖床上進行酶解糖化，糖化時間為Sh-1Oh ;所述木聚糖酶和纖維素酶的加入量分別為預處理后甘蔗渣質量的0.05%和0.0 8%，
步驟三、糖化結束后進行過濾，得到過濾酶解液；將得到的過濾酶解液進行濃縮，得到濃縮酶解液； 步驟四、取干酪乳桿菌接種于干酪乳桿菌種子液培養基中進行培養，得到干酪乳桿菌的種子液，備用；取凝結芽孢桿菌接種于凝結芽孢桿菌種子液培養基進行培養，得到凝結芽孢桿菌的種子液，備用；取黑曲霉，接種于黑曲霉種子液培養基中進行培養，得到黑曲霉的種子液；
步驟五、取干酪乳桿菌的種子液接種于發酵培養基中，接種量為發酵培養基體積的2-2.3%;接著，置于搖床培養發酵，溫度35°C，速率150r/min ;發酵24h后，取出，接種凝結芽孢桿菌的種子液，接種量為發酵培養基的1.5-2% ;繼續發酵1h后，取出，接種黑曲霉的種子液，接種量為發酵培養基的1.5-2% ;然后置于搖床培養發酵，溫度32°C，速率200r/min，發酵時間55h-65h ;所得到發酵液進行乳酸含量測定后，進行分離純化，即得到乳酸。
[0013]所述過濾酶解液進行濃縮的方法為:在0.09個大氣壓條件下，水浴溫度達到53°C糖化液出現沸騰現象，轉速60-80r/min。
[0014]所述干酪乳桿菌的種子培養基，每升培養基中含葡萄糖50g，蛋白胨10 g，牛肉膏5 g，酵母膏 5 g，無水乙酸鈉 5 g，MgSO4.7H20 20mL，Mn SO4.7H20 20mL，碳酸鈣 20g，pH6.8和吐溫lmL，余量為水。
[0015]所述凝結芽孢桿菌的種子培養培養基，每升培養基中含葡萄糖80 g，(NH)4SO4 4g，KH2PO4 0.3 g，ZnSO4.7H20 0.44 g，MgSO4.7H20 0.25 g，余量為水。
[0016]所述的黑曲霉種子液培養基的制備方法為:每1000暈升培養基，取馬鈴薯200克，切成小塊，加水1000毫升煮沸30分鐘，冷卻后用紗布過濾除去馬鈴薯塊，向濾液內加入葡萄糖20克攪拌至完全溶解，補水至1000毫升，121°C滅菌20分鐘。
[0017]所述發酵培養基，每升培養基中含酶解液50ml，蛋白胨10 g，酵母膏5g，MgSO4.7H20 0.5 g，(NH)4SO4 4 g , KH2PO4 0.4，NaCl 0.1g 和 CaCO4 3g，，余量為水。
[0018]所述發酵液中乳酸含量測定的方法為:采用高效液相色譜進行分析發酵液中乳酸含量，色譜柱為迪馬公司的C18反相(4.6mm X 250mm, 5 μπι);流動相為0.01mol/L的磷酸氫二銨溶液，用磷酸調pH值至2.6，經0.45 μπι孔徑合成纖維素酯膜過濾后，超聲脫氣Ih ;流速0.8mL/min，檢測波長210nm，進樣量20 μ L，柱溫為室溫。
[0019]實施例1
一種采用甘蔗渣生產乳酸的方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一、甘蔗渣的預處理:將甘蔗渣粉碎至100目，備用；用質量分數為0.5%的NaOH溶液對粉碎后的甘蔗渣進行噴灑揉搓，時間為12h，得到預處理后甘蔗渣；操作方法為:噴灑均勻后揉搓5min，放入45°C環境中；每隔4h噴灑NaOH溶液并揉搓一次，每次揉搓5min ;
步驟二、在預處理后甘蔗渣中添加蒸餾水調節PH值為4.8，然后加入木聚糖酶和纖維素酶；放入50°C搖床上進行酶解糖化，糖化時間為Sh-1Oh ;所述木聚糖酶和纖維素酶的加入量分別為預處理后甘蔗渣質量的0.05%和0.0 8% ;
步驟三、糖化結束后進行過濾，得到過濾酶解液；將得到的過濾酶解液進行濃縮，得到濃縮酶解液；在0.09個大氣壓條件下，水浴溫度達到53°C糖化液出現沸騰現象，轉速60r/min ；
步驟四、取干酪乳桿菌接種于干酪乳桿菌種子液培養基中進行培養，得到干酪乳桿菌的種子液，備用；取凝結芽孢桿菌接種于凝結芽孢桿菌種子液培養基進行培養，得到凝結芽孢桿菌的種子液，備用；取黑曲霉，接種于黑曲霉種子液培養基中進行培養，得到黑曲霉的種子液；
步驟五、取干酪乳桿菌的種子液接種于發酵培養基中，接種量為發酵培養基體積的2% ;接著，置于搖床培養發酵，溫度35°C，速率150r/min ;發酵24h后，取出，接種凝結芽孢桿菌的種子液，接種量為發酵培養基的1.5% ;繼續發酵1h后，取出，接種黑曲霉的種子液，接種量為發酵培養基的1.5% ;然后置于搖床培養發酵，溫度32°C，速率200r/min，發酵時間55h ;所得到發酵液進行乳酸含量測定后，進行分離純化，即得到乳酸。
[0020]所述發酵培養基，每升培養基中含酶解液50ml，蛋白胨10 g，酵母膏5g，MgSO4.7H20 0.5 g，(NH)4SO4 4 g , KH2PO4 0.4，NaCl 0.1g 和 CaCO4 3g，，余量為水。
[0021]所述的黑曲霉種子液培養基的制備方法為:每1000暈升培養基，取馬鈴薯200克，切成小塊，加水1000毫升煮沸30分鐘，冷卻后用紗布過濾除去馬鈴薯塊，向濾液內加入葡萄糖20克攪拌至完全溶解，補水至1000毫升，121°C滅菌20分鐘。
[0022]所述發酵液中乳酸含量測定的方法為:采用高效液相色譜進行分析發酵液中乳酸含量，色譜柱為迪馬公司的C18反相(4.6mm