[发明专利]一种利用皮状丝孢酵母制备生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物能源和生物催化技术领域，具体的说是一种利用皮状丝孢酵母制备生物柴油的方法。

背景技术

化石能源支撑了19世纪到20世纪近200年来人类文明的进步和经济社会发展。然而，化石能源的不可再生性和人类对其的巨大消耗，使化石能源正在逐渐走向枯竭，同时，由于大量的化石能源消费，也造成严重的环境污染。因此，世界各国都在寻求以可再生、清洁的能源替代化石能源。其中生物柴油被公认为是可替代化石燃料的绿色能源。

生物柴油指的是动、植物或微生物油脂经酯化反应后得到的长链脂肪酸烷基单酯。由于具有清洁、可再生、对环境友好的特性，生物柴油已日益受到欧美及亚洲一些能耗大国的重视，并获得了长足的发展。在生物柴油的生产中，原料成本占生产成本的75％以上，是制约生物柴油工业化生产的主要因素。美国主要采用豆油，欧洲采用菜籽油，印度尼西亚和日本分别采用棕榈油和废油生产生物柴油。但我国人口众多，耕地资源匮乏，若直接利用菜籽油或豆油等食用油脂生产生物柴油，由于原料和经济原因，不具备经济性。

微生物油脂发酵技术是生物柴油生产的一个研究发展方向。微生物油脂的脂肪酸组成与植物油相近，以C16和C18系脂肪酸为主。微生物发酵产油具有发酵周期短，可连续生产等优点；而且产油微生物菌种资源丰富，能利用和转化各种农林废弃木质纤维素原料，对中国这样一个农业占较大比重的国家具有特殊意义。目前，对培养产油微生物碳源的研究主要集中在葡萄糖基原料、淀粉质原料和纤维素原料。淀粉质原料主要指玉米、大米、小麦、土豆和甘薯等粮食作物。以淀粉质为原料生产生物柴油需先对淀粉进行高温蒸煮和酶解糖化后制得淀粉糖，然后利用油脂微生物对所得的淀粉糖进行发酵生产油脂，提取制备生物柴油。目前，在对淀粉质原料的利用过程中，添加淀粉酶或产淀粉酶的微生物对其进行预先的糖化处理是必要的步骤，这在实际生产中增加了生产成本，并且也会增加染菌机会。

发明内容

为解决现有技术中需要进行预先糖化处理导致的生产成本和感染杂菌的几率增加的问题，本发明提供了一种利用皮状丝孢酵母制备生物柴油的方法，该方法选择菊芋作为油脂生产的碳源，不再需要将原料进行糖化就可对其直接利用，实现了对原料的一步发酵。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种利用皮状丝孢酵母制备生物柴油的方法，包括以下步骤：

1）菊糖提取液的制备

取鲜菊芋经切片，烘干粉碎后，过100目筛制得菊芋粉，称取一定量菊芋粉溶于蒸馏水中，料水重量比为1:9，经85 ℃水浴保温80min后，在离心机中以4000r/min的转速离心10min，除去沉淀，取上清液即为菊糖提取液，备用；

2）产脂培养基制备

将步骤1）制备的菊糖提取液的pH值调节至4.6，向其中加入菊糖外切酶，酶的添加量为20U/g菊糖提取液，在55℃的条件下保温酶解8h，酶解后，调节其pH值为5.5，然后将酶解液在115℃的条件下灭菌30min即制得产脂培养基，备用；

3）皮状丝孢酵母油脂制备

将步骤2）中制备好的产脂培养基中接入皮状丝孢酵母，接种量为10％，然后在温度为30℃、转速为200r/min的条件下培养96h后，以4000r/min的转速离心分离后得到富含油脂的皮状丝孢酵母菌体；

将得到的皮状丝孢酵母菌体于80℃干燥箱中烘至恒重，采用酸热法提取得到皮状丝孢酵母油脂，备用；

4）取一定量步骤3）中制备的皮状丝孢酵母油脂置于单口烧瓶中，在微波炉中微波辐射一定时间以除去水分，称取反应所需的氢氧化钠溶解于一定量的无水甲醇中，配制成催化剂甲醇溶液，所述的催化剂用量为皮状丝孢酵母油脂质量的1%，醇油摩尔比为6:1，将配制好的催化剂甲醇溶液倒入烧瓶内，然后将烧瓶放入微波炉进行加热，所述的微波功率为400W，加热时间为1.0～3.0min，搅拌进行反应，待反应结束后，加入1mol/L的盐酸中和催化剂使反应终止；

将反应后的混合物置于分液漏斗中，静置分层，上层为生物柴油与甲醇的混合物，下层为甘油相，取上层相在常压下进行70℃蒸馏，使甲醇分离，将蒸馏后的酯相置于分液漏斗中，从分液漏斗上方倒入50℃的蒸馏水，以洗去少量的皂和其他可溶物，然后再置于微波炉中，用400W功率加热5min后取出静置10min，重复上述蒸馏分离甲醇、水洗和加热操作两次，最后再用质量分数10%的无水硫酸钠除去残余水分，即得到透明、浅黄色的生物柴油。