[发明专利]一种利用制浆废液生产单细胞蛋白的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单细胞蛋白的生产方法，具体是利用碱法制浆废液中的还原糖、低聚糖、可溶性纤维、N、P、K等营养成分在优化的培养条件下可以通过培养酵母生产单细胞蛋白。

背景技术

本研究希望对我们前期开发的碱法制浆新工艺(专利公开号CN102337687A)产生的废液作为酵母营养源的可行性进行探索。该制浆工艺及半化学浆工艺具有用碱量少，未添加蒽醌、硫化物等有毒助剂，产生的废液量少，废液的碱度低，富含N、P、K有机物等营养物质，且中和用酸量低，盐浓度低，不用脱毒，较高浓度下也许适合微生物生长的优势，可望开发为植物、微生物和藻类等生物营养源。

传统碱法制浆工艺由于用碱量大，加入了大量的硫化物、蒽醌等有毒助剂，导致纤维提取率低，黑液中溶解了相当量的木质素、水解的纤维素、半纤维素、蛋白质、糖、单宁、核酸、钾盐等有用的物质。黑液碱度高，中和用酸量大，且产生恶臭及大量无机盐。含高钠离子浓度的黑液也难生化处理和被植物利用，曾有人将制浆黑液直接或浓缩做肥料，但黑液中无机盐含量高，易造成土壤板结和盐碱化，特别是大量钠离子的存在会影响植物对钾的吸收和植物的正常生长，因此作为肥料存在很大问题。

制浆废液因其强碱性，含硫化物及木质素均会抑制微生物生长，直接生化处理很难达标。虽然也有人利用制浆废液或者废纸进行过发酵培养微生物的下述探索，但需要大量的酸或碱进行中和脱毒处理，且普遍存在利用效率不高。徐世袁采用亚硫酸盐制浆废液发酵制取酒精(徐世袁.富含戊糖的亚硫酸盐制浆废液的酒精发酵方法.中国：92107774.2，1993.04.28.)；朱明军等人利用废纸浆发酵生产酒精，采用同步糖化与发酵工艺，利用葡聚糖酶(Spezyme CP或者AccelleraseTM，Genencor International，Inc)和β-葡萄糖苷酶(Novozyme 188)水解制浆中的纤维素、半纤维素为葡萄糖，并向发酵培养基中添加玉米浆及硫酸镁等成分，发酵时间为96h，酒精产量最高可达40g/L(朱明军，梁世中.一种利用废纸浆发酵生产能源酒精的方法.中国：200810198428.6，2009.02.04.)；张肇鉻等人采用光合细菌来处理造纸废水，采用对硫化物耐受性很强的木霉突变菌CGMCC NO 0191和光合细菌混合培养物CGMCC NO 0192，利用木霉菌将黑液中的纤维素、半纤维素转化为有机酸然后絮凝沉淀去除木质素，取上清液发酵生产单细胞蛋白(张肇鉻，王梦亮.处理造纸废水的菌种及培养方法.中国：93119016.9，1993.04.19)；钟聘将粗纤维与黑液和产酸微生物按比例充分混合，在自然温度下进行长期贮池贮存发酵，即得中性黑液粗纤维粉发酵料，在向黑液中中性黑液粗纤维粉发酵料中加入不同的菌种，即可得饲料或肥料(钟聘.利用碱法造纸黑液制造肥料和饲料的方法及其发酵器.中国：97107378.3，1997.12.10)；张莉等人利用造纸废液进行发酵制取单细胞蛋白，但是由于黑液中残留化学物质会抑制微生物生长，因此在发酵前要进行预处理脱去亚硫酸盐及糠醛等杂质(张莉，赵辛.造纸废液生产单细胞蛋白.环境导报，1998，5：13-15)；关洁介绍过芬兰佩基洛流程即利用造纸废液生产单细胞蛋白的方法，由于采用的造纸废液来源于亚硫酸盐法制浆技术，因此在发酵前要对造纸废液进行脱出二氧化硫处理，发酵过程中也要补充钾、磷等营养物质(关洁，用造纸废液生产单细胞蛋白的新方法-芬兰佩基洛流程介绍.造纸科学与技术，1979，4：38-39)；马建华利用造纸厂的亚铵制浆废液去毒后，添加适量的营养盐，接种酵母菌、霉菌交替培养，过滤或离心提取单细胞蛋白(马建华，利用亚铵制浆废液生产单细胞蛋白.纸和造纸，1993，4(2)：19-20)。尚未见英文中有利用造纸废水发酵生产单细胞蛋白的文献报道。

目前碱法制浆黑液的主流处理工艺是通过浓缩、焚烧、苛化法处理，回收套用大部分碱，虽部分解决了黑液的污染问题，但资源浪费严重，同时产生大量二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、二噁英等二次污染废气及残碱、硫化碱、硅铝酸盐等以碳酸钙为主的白泥废渣等，造成二次环境污染。该黑液处理工艺存在设备投资大、成本高、能耗大。