[发明专利]一种豆渣两段式厌氧发酵产中链脂肪酸的方法

说明书

本发明涉及环境微生物发酵技术领域，尤其涉及一种豆渣两段式厌氧发酵产中链脂肪酸的方法，本发明包括以下步骤，S1豆渣预发酵，将豆渣作为底物，加入剩余污泥，通过厌氧发酵，生成豆渣酸化液；S2中链脂肪酸发酵，向豆渣酸化液中加入乙醇或乳酸，加入产己酸混菌液，对豆渣酸化液进行二次厌氧发酵，通过对豆渣进行预发酵，经初步降解形成的豆渣酸化液进行己酸发酵的两段式厌氧发酵方法，将废弃有机物豆渣高效地转化为中链脂肪酸，有效解决了中链脂肪酸生产中原料成本高的问题；在发酵过程中使用了选自污水处理厂二沉池的剩余活性污泥作为预发酵阶段的初始菌源和中链脂肪酸发酵阶段的接种菌源，避免了纯菌发酵易受污染等条件苛刻带来的问题。

技术领域

本发明涉及环境微生物发酵技术领域，具体涉及一种豆渣两段式厌氧发酵产中链脂肪酸的方法。

背景技术

我国是全球豆制品加工的主要国家之一，在生产豆腐、豆油和其他豆制品的过程中，会产生大量的副产品——豆渣。据统计，我国每年会产生约200万吨豆渣，豆渣中含有40-60%碳水化合物、20-30%蛋白质、10-20%脂类（基于干重w/w）以及维生素矿物质等多种营养成分，有着巨大的资源化利用潜力。但由于豆渣的口感粗糙、豆腥味重、色泽暗淡和难以储存等缺点，易忽略豆渣的营养价值，所以豆渣的回收利用率较低，只有约20%豆渣被用作饲料和堆肥原料，其余大部分豆渣则被丢弃，不仅造成了环境污染，也使得这类废弃有机资源被大大浪费。因此，对豆渣进行高值化利用，使其变废为宝对豆制品行业的可持续发展具有重大意义。

近年来，国内外学者尝试通过物理（挤压膨化、超微粉碎）、化学（酸法、碱法）、酶处理等方法分离提取豆渣中的大豆多糖、异黄酮、蛋白质等，但由于运行成本高、产品收率低等限制，均未被产业化应用。相比之下，微生物发酵法可将豆渣中主要成分如碳水化合物、蛋白质、脂质等转化为厌氧产品，具有运行成本低、资源化程度高、安全环保等诸多优势，因而发酵法更具应用潜力。中链脂肪酸是厌氧发酵的主要产品之一，其已作为多用途的精细化学品，已被广泛应用于食品、化工、能源等领域。当前，市场中的中链脂肪酸主要从动植物油脂和石油中提取。然而，采用能源密集型的工业蒸馏提取工艺通常占其总生产成本的 8-15%左右，且产物的选择度不高，因而采用微生物进行生物质资源化的中链脂肪酸生产方式越来越被重视。此外，在我国实现碳中和与构建资源循环型社会的大背景下，以廉价易得的废弃生物质作为生产中链脂肪酸的原材料成为未来发展趋势。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种豆渣两段式厌氧发酵产中链脂肪酸的方法，解决了现有技术中链脂肪酸发酵工艺复杂，生产成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种豆渣两段式厌氧发酵产中链脂肪酸的方法，包括以下步骤，

S1豆渣预发酵，将豆渣作为底物，加入剩余污泥，通过厌氧发酵，生成豆渣酸化液；

S2中链脂肪酸发酵，向豆渣酸化液中加入乙醇或乳酸，加入产己酸混菌液，所述乙醇和乳酸均为补充电子供体物质，然后对豆渣酸化液进行二次厌氧发酵。

进一步，所述豆渣预发酵包括以下步骤，

S1-1将含固率85%以上的豆渣碾碎至粒径为1mm-3mm，然后将豆渣与剩余污泥混合，豆渣占总固体体积比为50%-75%，得到豆渣污泥混合物；

S1-2将S1-1步骤中得到的豆渣污泥混合物加入第一厌氧反应器，并加入蒸馏水得到豆渣污泥混合液，使豆渣污泥混合液中的总固体浓度为20g/L-40g/L；

S1-3将S1-2步骤中豆渣污泥混合液的初始pH值调整至4-5，在温度为35℃-40℃和厌氧条件下连续搅拌，转速为100-150rpm，反应过程中控制pH为4-5，反应5天后得到固液分离物，上清液为以乳酸为主的豆渣酸化液；

所述中链脂肪酸发酵包括将豆渣酸化液移入第二厌氧反应器，加入乙醇或乳酸，加入产己酸混菌液，调整初始pH为5-6，控制温度为35℃-40℃，连续搅拌，转速为100-150rpm,反应期间控制pH为5-6，反应10天后即获得含有中链脂肪酸的发酵液。