[发明专利]一种利用玉米芯生产丁二酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种农林废弃物玉米芯的综合利用方法，具体地说， 涉及一种利用玉米芯发酵法制备丁二酸的方法，属于食品化工领域。

背景技术

丁二酸又称为琥珀酸，是一种二元有机酸，它是一种重要的C₄平台化合物，可作为合成复杂有机化合物的中间体，广泛应用于制药、 食品加工、合成塑料、橡胶、防护涂料、染料和其它工业中。

生产丁二酸的方法主要有两种：化学合成法和微生物发酵法。传 统的化学合成法因使用化石原料、环境污染等原因使丁二酸的生产规 模和应用受到较大限制。

微生物发酵法生产丁二酸由于效率高、污染小等众多优点，正在 被广泛深入地研究。但由于目前微生物发酵法生产丁二酸均利用粮食 作物中淀粉为原料，丁二酸的生产需要消耗大量的粮食，形成与人争 粮的局面，对人类的生存构成一定威胁。

我国玉米年产量达1.23亿吨，按谷芯比1∶0.25计算，玉米芯每年 约产0.3亿吨，是巨大潜力的再生资源，尤其是作为再生能源和化工 产品的原料受到广泛的重视，但目前除小部分用作生产糠醛、木糖、 木糖醇的原料外，大部分未被利用。

因此，需要寻找一种不使用石油化工产品、可大规模生产、不与 人争粮、原材料来源广泛的丁二酸生产方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合利用农林废弃物玉米芯，采用发 酵法生产丁二酸的方法。

为了实现本发明目的，本发明的一种利用玉米芯生产丁二酸的方 法，包括如下步骤：

1)玉米芯酸解：将玉米芯在重量体积百分浓度(g/100ml)0.1～ 10％的硫酸溶液中进行水解得酸解液，水解温度为40～250℃，水解 时间5～600分钟；

2)固液分离：酸解液固液分离，获得富含木糖的第一糖液和玉 米芯酸解渣；

3)酸解渣酶解：用纤维素酶、木聚糖酶或纤维二糖酶中的一种 或多种，对玉米芯酸解渣进行酶水解，得酶解液；

4)固液分离：酶解液固液分离得到富含葡萄糖的第二糖液和富 含木质素的酶解渣；

5)丁二酸发酵：对第一糖液、第二糖液或第一糖液的母液中的 一种或多种，采用丁二酸生产菌株进行发酵，在pH5.0～7.0，温度30～ 40℃，发酵40～80h，得到含丁二酸的发酵成熟醪液。

其中，所述玉米芯在酸解之前，可以进行预处理，一般采用30～ 150℃下水(可在加压下使水温度超过100℃)或含0.01～5％(重量百 分比)的无机酸溶液浸泡、洗涤玉米芯5～600分钟。

步骤1)中所述玉米芯与酸解所用的稀硫酸溶液的重量比为1∶ 2～20。

步骤3)中所述酸解渣酶解过程中，酶用量为：每克酸解渣2～ 100PFIU纤维素酶，1～50IU纤维二糖酶，10～500PFIU木聚糖酶；酶 解过程中控制pH为2.0～7.0，温度为20～80℃，酶解时间为10～240 小时。

所述酸解液和酶解液的固液分离均可采用板框过滤、离心机分离 或带式过滤机过滤等本领域常用的设备及工艺进行。

所述第一糖液的母液是指提取含木糖的第一糖液中木糖后剩余 的物料。

本发明所采用的丁二酸生产菌株为丁二酸放线杆菌，比如琥珀酸 放线杆菌。

所述丁二酸发酵过程中，所采用的种子培养基重量百分比为：玉 米水解糖(以玉米为原料，经粉碎、液化、糖化后制得的糖液)1～ 3％，酵母膏0.2～0.6％，蛋白胨0.1～0.4％，玉米浆0.2～0.6％， Na₂CO₃ 0.8～1.5％，NaH₂PO₄ 0.5～1.2％，K₂HPO₄ 1.0～2.0％， Na₂HPO₄ 0.1～0.4％，NaCl 0.1～0.3％，自来水配制。

种子培养条件：35℃培养10～20小时，pH控制在6.5～7.2，搅 拌转速175～300rpm，通风比1∶(0.3～0.6)。