[发明专利]一种种植废弃物合成中链脂肪酸的方法

说明书

本发明公开了一种种植废弃物合成中链脂肪酸的方法，属于种植废弃物资源化利用领域，解决种植废弃物厌氧发酵产中链脂肪酸过程需添加乙醇、乳酸等外源电子供体的问题。包括以下步骤：以玉米秸秆为原料，加入纤维素酶和酵母菌进行厌氧发酵产乙醇；提取乙醇；以玉米秸秆为发酵原料，添加富含产酸菌的接种污泥，在厌氧条件下水解酸化，生成乙酸等短链脂肪酸；加入蒸馏得到的乙醇作为电子供体，在克氏梭状芽胞杆菌的作用下碳链延长合成中链脂肪酸。本发明不仅实现了种植废弃物的多元化利用，还实现了种植废弃物的高值利用，为种植废弃物厌氧发酵产中链脂肪酸提供一种经济可行的方法。

技术领域

本发明属于种植废弃物资源化利用领域，具体涉及一种种植废弃物合成中链脂肪酸的方法。

背景技术

中国是农业大国，每年有大量种植废弃物产生。2019年，全国主要农作物秸秆产生量8.65亿吨，秸秆可收集资源量7.31亿吨，种植废弃物主要成分为木质纤维素，具有可生物降解性，因此借助于生物技术手段，种植废弃物完全有潜力被转化为附加值更高的生物基产品。

农作物秸秆是富含碳氢的生物质资源，利用秸秆厌氧发酵产沼气是一种能源化利用途径，目前在我国已有广泛应用。但秸秆产沼气工艺存在降解周期长、原料降解率低、工程投资高及效益低下等问题，还需探寻一种高值资源化利用途径。利用厌氧发酵将有机废弃物，如城市固体废弃物、农作物秸秆和厨余垃圾转化为中链脂肪酸（MCFAs），不仅使得有机废弃物得到资源化利用，还具有生产成本低、产物价值高、可再生性强等优点。MCFAs是一种应用广泛的功能性化学品，可用作各种应用的结构单元，如溶剂、燃料、润滑剂、食品添加剂、塑料和染料，被广泛应用于食品、医药、工业等多个领域，应用价值极高。

发明内容

本发明的目的是提供一种种植废弃物合成中链脂肪酸的方法，提出了利用种植废弃物产乙醇、短链脂肪酸、沼气和MCFAs的资源化利用方式，解决种植废弃物厌氧发酵产中链脂肪酸过程需添加乙醇、乳酸等外源电子供体的问题。

本发明技术方案如下：一种种植废弃物合成中链脂肪酸的方法，包括以下步骤：

步骤1：以玉米秸秆为原料，加入纤维素酶和酵母菌进行厌氧发酵产乙醇；

步骤2：采用蒸馏法，提取步骤1所得的乙醇；

步骤3：在剩余发酵残渣中加入畜禽粪便作为接种物，进行厌氧发酵使其生成沼气；

步骤4：以玉米秸秆为发酵原料，添加富含产酸菌的接种污泥，在厌氧条件下水解酸化，生成乙酸等短链脂肪酸；

步骤5：加入步骤2蒸馏得到的乙醇作为电子供体，在克氏梭状芽胞杆菌的作用下碳链延长合成中链脂肪酸。

进一步的，所述步骤1中的发酵温度为30-40℃，pH为5-7。

进一步的，所述步骤3中的发酵温度为35-45℃，pH为6.8-7.2。

进一步的，所述步骤4中的水解酸化温度为25-35℃，pH为5.5-6.5。

进一步的，所述步骤5中的反应温度为30-50℃，pH为6-8。

本发明重点是进行水解酸化，玉米秸秆加入含产酸菌的接种污泥，加入制备的乙醇，碳链延长合成中链脂肪酸。

本发明将产酸和产沼气分开进行，产酸装置加入含有产酸菌的接种污泥，发酵产生短链脂肪酸，重点利用其中的乙酸，使其合成中链脂肪酸，产沼气装置是在制备乙醇完成后，剩余残渣加入接种污泥进行厌氧发酵产生甲烷。不仅实现了种植废弃物的多元化利用，还实现了种植废弃物的高值利用，为种植废弃物厌氧发酵产中链脂肪酸提供一种经济可行的方法。

本发明创新点如下：

（1）创新提出了以玉米秸秆为原料，通过厌氧发酵分别进行水解产乙醇、酸化产短链脂肪酸两个阶段，先加入纤维素酶和酵母菌，使玉米秸秆自产电子供体，电子供体用于后续的水解酸化过程合成中链脂肪酸，利用水解产物和酸化产物合成MCFAs，充分利用了农作物秸秆。