[发明专利]一种以水葫芦为原料制备乳酸的方法

说明书

本发明公开了一种以水葫芦为原料制备乳酸的方法，所述方法包括如下步骤：将水葫芦粉碎、离心，固形物用碱溶液处理，加入蛋白酶进行水解，灭菌，加入纤维素酶进行糖化，加入乳酸菌进行发酵，得到乳酸。本发明的方法利用外来入侵物种水葫芦作为原料，将其通过微生物的处理生成乳酸，不但合理利用了这一丰厚的资源，减少了由水葫芦导致的危害，而且对生产过程中产生的废水进一步合理利用，节约水资源，起到变废为宝、保护生态环境、节约资源的作用，同时又为生产乳酸提供了新的原料。本发明在乳酸的生产领域具有重要的意义。

技术领域

本发明属于生物发酵技术领域，具体涉及一种以水葫芦为原料制备乳酸的方法。

背景技术

水葫芦的中文学名为凤眼莲，拉丁学名为Eichhornia crassipes(Mart.)Solms，英文名：water hyacinth。水葫芦原产于南美，能在5～39℃的环境下生长，生长繁殖速度极快，能在5日植株数目翻一倍。我国于上世纪30年代引入水葫芦，主要用于处理水体污染，也曾用作饲料、肥料和燃料。近年来，由于水体富营养化严重，水葫芦在我国华南、华东、华中和华北地区生长泛滥，被视为一种污染环境的有害生物，造成了严重的环境和社会问题，包括阻断航道，影响航运和排泄；限制水体流动，破坏水生生态环境；破坏饮水资源；加大水的蒸发量，造成水源流失等。水葫芦中含有丰富的纤维素，且木质素含量较低，具有生物质能源化的可能性。目前水葫芦的处理方法，多数为粉碎压榨法，压榨后的残渣作为有机肥使用，未经处理的汁液直接排放后易造成水体富营养化，导致二次污染。

乳酸又名α-羟基丙酸，是公认的三大有机酸之一，广泛应用于食品、医药、工业、农业、日化等多个领域和行业。目前，乳酸的生产方法主要有化学合成法、酶法合成、发酵法。现有技术中，工业生产乳酸方法主要是发酵法，多数以玉米、葡萄糖等作为主要原料，并添加有机氮、无机盐等辅料。目前的乳酸周期长，产酸及转化率较低。高光学纯L-乳酸可以作为聚乳酸生产原料。聚乳酸作为一种新型可降解材料可用作包装材料、纤维和非织造物等，用途广泛。

目前还没有利用水葫芦这种纤维植物通过微生物作用制备乳酸的技术。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种以水葫芦为原料生产乳酸的方法，并对在原料处理时产生的废水、废弃碱液、固型物进行二次利用，节约资源，减少污染。

本发明提供一种以水葫芦为原料制备乳酸的方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将水葫芦粉碎、离心，得到固形物A和清液A；

(2)固形物A用碱溶液处理，然后离心，得到固形物B和清液B；

(3)将固形物B与清液A混合，调节pH，加入蛋白酶进行水解；

(4)加热灭菌；

(5)降温，调节pH，加入纤维素酶进行糖化；

(6)加入乳酸菌进行发酵，加入Ca(OH)₂溶液维持pH，至Ca(OH)₂溶液不再消耗时，发酵结束，得到乳酸。

作为本发明的一种实施方案，步骤(1)中，采用新鲜水葫芦，优选地，所述新鲜水葫芦为夏季干旱时生长的水葫芦。将水葫芦洗净，粉碎至粘稠状物。

作为本发明的一种实施方案，步骤(2)中，所述固形物A与所述碱溶液的固液比为1:18～22；优选为1:20。

作为本发明的一种实施方案，步骤(2)中，所述碱溶液的浓度为0.5％～0.9％，优选为0.7％。

作为本发明的一种实施方案，步骤(2)中，所述碱溶液为NaOH溶液。

作为本发明的一种实施方案，步骤(2)中，所述碱溶液处理的温度为110～130℃，优选为120℃。