[发明专利]一种蔬菜残渣资源化利用方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及蔬菜残渣回收利用领域，具体涉及一种蔬菜残渣资源化利用方法。

【背景技术】

在蔬菜生产、加工、运输、集散和储存过程中会产生大量的蔬菜残渣。由于其含有较高的有机成分、营养物及含水率，生物降解性很强，在运输或储存过程中极容易产生渗沥液和恶臭气体，因此，对其进行合理的处置与有效的利用具有极其重要的意义。

目前，国内外主要应用的蔬菜残渣处理技术由焚烧、填埋、饲料化、堆肥、厌氧消化等。宋丽等在《可再生能源》第29卷第1期P76-80“厌氧污泥接种量对蔬菜残渣酸化影响试验研究”中设置有机负荷为8g/L，对不同底物与接种物比值(F/M＝0.5，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0)和无接种的情况进行了批式厌氧消化对比试验，研究发现：在负荷为8g/L，F/M＝2.0时，蔬菜残渣酸化的最佳反应周期为3d；马文荷等在《天津农业科学》第4卷第4期P26-28“甜叶菊残渣在蔬菜育苗上的应用效果”中用甜叶菊残渣与基础基质(土、蛭石、锯末)配制不同配比的蔬菜育苗土，结果显示：含甜叶菊残渣的育苗土对青椒、黄瓜、番茄幼苗具有促进生长的作用，甜叶菊与基础基质的最佳配比为青椒1:4、黄瓜1:3、番茄1:4；郑明霞等在《北京化工大学学报》第34卷增刊ⅡP12-15“蔬菜废物两步批式厌氧消化产气实验研究”中采用两步批式的厌氧消化方式，先将油菜和油麦菜废物加水在反应器中酸化处理若干天，稳定后将酸液分离出来，在厌氧消化体系稳定运行之后再将酸液分次加入反应器中，实现了油菜和油麦菜废物的资源化利用。综上所述，这些方法均在一定程度上实现了蔬菜残渣的资源化利用，但是蔬菜残渣中的有效成分并没有得到充分的开发，致使其经济效益并不是很显著。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种蔬菜残渣资源化利用方法，能够同时制备生物乙醇和D-阿洛酮糖。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括以下步骤：

1)将蔬菜残渣洗净后干燥并研磨，得到蔬菜残渣粉；

2)向蔬菜残渣粉中依次加入柠檬酸钠缓冲液、叠氮化钠和纤维素酶，在30～40℃进行酶解反应，得到酶解液；其中，蔬菜残渣粉、叠氮化钠和柠檬酸钠缓冲液的比为(5～10)mg：0.01mg：100mL，纤维素酶的添加量为5～30FPU/g蔬菜残渣粉；

3)向酶解液中加入MnCl₂、硼酸盐及三(羟甲基)氨基甲烷缓冲液，得到反应液，在反应液中MnCl₂的浓度为1mmol/L，四硼酸钠的浓度为95～100mmol/L，三(羟甲基)氨基甲烷的浓度为90～100mmol/L；反应液在40～60℃反应24～48h，反应结束后得到水解液；每100mL水解液中加0.5～1g的酿酒酵母进行发酵；

4)发酵后，分离出乙醇；剩余物蒸发浓缩纯化后得到D-阿洛酮糖。

进一步地，步骤1)中在-30～-50℃干燥1周，然后研磨至40～60目的粒度。

进一步地，步骤2)中加入pH值为5.0的柠檬酸钠缓冲液。

进一步地，步骤2)中酶解反应在200rpm的旋转振荡器中进行，反应时间48h。

进一步地，步骤3)中加入pH值为8.0的三(羟甲基)氨基甲烷缓冲液。

进一步地，步骤3)中在30～35℃发酵48～96h。

进一步地，步骤4)中采用中空纤维膜分离出乙醇。

进一步地，步骤4)中剩余物在45～55℃真空蒸发至原体积的1/10，浓缩物于室温、1～2mL/min的流量通过阳离子交换树脂，然后通过凝胶色谱分离获得纯化的D-阿洛酮糖。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明应用水解发酵的方法对蔬菜残渣进行资源化处理，采用酶解与发酵的方法实现蔬菜残渣同时制备生物乙醇和D-阿洛酮糖，首先通过酶解使蔬菜残渣中的纤维转化为还原糖，酶解后通过继续反应使蔬菜中含有的大量D-果糖转化为D-阿洛酮糖，然后进一步发酵处理使D-葡萄糖转化为生物乙醇，最后通过相应分离手段得到纯化的生物乙醇与D-阿洛酮糖产品，相比于传统方法只获得生物燃料乙醇，本方法还额外制得了D-阿洛酮糖(是一种天然的低热量功能甜味剂，存在于自然界中，含量少，能量低，具有降血糖、降血脂和神经保护等生理功效，在食品、医疗和保健领域具有重要的应用价值)，既解决了蔬菜残渣的环境污染问题，又大大提高了蔬菜残渣的经济效益，同时该方法也为生物质的资源化利用提供了一个新的参考，具有极大的推广价值。

【附图说明】