[发明专利]利用农副产物制备聚乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物发酵领域和化学领域，特别涉及乳酸的制备和聚乳酸的制备工艺。

背景技术

乳酸纯品为无色液体，工业品为无色到浅黄色液体。无气味，具有吸湿性。相对密度1.2060(25/4℃)。熔点18℃。沸点122℃（2kPa)。折射率nD(20℃)1.4392。能与水、乙醇、甘油混溶，不溶于氯仿、二硫化碳和石油醚。乳酸可以通过发酵获得，如微生物在厌氧条件下通过糖酵解途径利用葡萄糖生成丙酮酸，丙酮酸进一步还原成乳酸.乳酸发酵包括两种形式.（1）同型乳酸发酵，发酵产物中只有乳酸，微生物包括乳酸链球菌（Ｓｔｒｅｏ ｐｔｏｃｏｃｕｓｌａｃｔｉｓ）、乳酪链球菌（Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｕ ｓｃｒｅｍｏｒｉｓ）、干酪乳杆菌（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｕｓｃａｓｅ ｉ）等细菌.（2）异型乳酸发酵，发酵产物中除乳酸外，同时含有乙酸、乙醇、ＣＯ2和Ｈ2等，发酵途径较复杂，代表菌为明串珠菌属（Ｌｅｕｃ ｏｎｏｓｔｏｃ）及乳酸杆菌属（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｕｓ）中的细菌.乳酸发酵在发酵工业及食品工业中具有重要作用，乳酸、泡菜、酸菜、青贮饲料、乳酪及酸牛奶等产品皆为乳酸发酵的产物.德氏乳杆菌（Ｌａｃｔｏ ｂａｃｉｌｕｓｄｅｌｂｒｕｃｋｉ）是工业上常用的菌种。

申请号为申请号：201010119252.8的中国发明专利，公开了一种乳酸的发酵工艺，具体步骤包括：大米粉碎,大米液化、糖化后加微量氨基酸置于碳钢罐发酵而在成，发酵过程中在线加入适量氢氧化钙;所述的适量氢氧化钙溶液的pH值为6.0-7.0。上述工艺中，必须以大米为原料，大米为粮食作物，不适合于工业生产。而农作物的副产物，是一种常被人视为无用的废弃物，目前，利用农作物副产物作为培养基原料发酵乳酸的工艺还没有完全成熟，且不能工业化生产。

聚乳酸(PLA)是一种对人体没有毒害作用的聚酯类材料，具有良好的生物相容性、生物降解性和生物可吸收性。在各种药学和生物医学应用方面，聚乳酸与聚乙醇酸(PGA)、乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)等可以酶降解或化学降解，在完成其目标任务后不需要外科手术除去，因此广泛用作药物缓释、手术缝合线及骨折内固定材料等生物医用高分子材料。聚乳酸在常温下性能稳定，其降解产物为环境可再生资源——乳酸，不会对环境造成污染，也用作环保高分子材料，可采用通用的塑料加工方法，如挤出、注塑、中空成型等，制成薄膜、片材、泡沫塑料、注塑制品、中空吹塑瓶等。目前，聚乳酸合成方法有两种，一种是由乳酸直接缩聚合成聚乳酸(PC法)，采用的聚合方法通常为熔融缩聚法、熔融缩聚-固相聚合法、溶液缩聚法；另一种是开环聚合法(ROP法)，即先将乳酸单体经脱水环化合成丙交酯(3，6-二甲基-1,4-二氧杂环己烷-2,5-二酮)，然后丙交酯开环聚合得到聚乳酸，该法可以得到相对分子质量高的聚乳酸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚乳酸的制备方法，该方法绿色环保，适用于工业化生产用。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

利用农副产物制备聚乳酸的方法，所述农副产物为玉米秆和/或秸秆，具体包括以下步骤：

A农副产品的预处理

将所述农副产品充分粉碎后，置于高压蒸汽下处理30-60分钟，放冷后浸泡于PBS溶液中过夜，得预处理料；

B酶解预处理料

将步骤A所得预处理料调节pH值至5-6，并添加纤维素酶使所述预处理料充分酶解，并添加适量的营养盐，得培养基；

C乳酸的发酵

将培养基调整成比重为1.15-1.3，接种米根酶菌，接种量为12-15%，通气量为0.5-1.0v/v,在动态条件下培养，分离和提纯后，获得乳酸；

D聚乳酸的制备

将所得乳酸利用熔融缩聚法合成聚乳酸。

优选的所述的利用农副产物发酵聚乳酸的方法，步骤A中所述农副产品粉碎至80目。

优选的所述的利用农副产物发酵聚乳酸的方法，步骤A中，所述PBS溶液和所述农副产品的体积比为1.2:1。

优选的所述的利用农副产物发酵聚乳酸的方法，步骤B中，所述预处理料的pH值为5.5。

优选的所述的利用农副产物发酵聚乳酸的方法，步骤B中，所述纤维素酶的活性为40000U/g，所述纤维素酶和所述预处理料的重量比为1:1000。

优选的所述的利用农副产物发酵聚乳酸的方法，步骤C中，所述乳酸的分离方法为钙盐法，所得沉淀再用活性炭吸附。