[发明专利]一种由无患子种壳制备乳酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种乳酸的制备方法，具体地，涉及一种由无患子种壳制备乳酸的方法，属于生物质化学化工领域。

背景技术

无患子(Sapindus Mukorossi Gaertn)，属无患子科属(Sapindaceae)，原产于长江流域以南各地以及中南半岛，印度和日本。无患子树可用于绿化，果核可用于制作天然工艺品，其根、茎、果皆可入药，功能主治：清热、祛痰、消积、杀虫等，对于喉痹，肿痛、咳喘、食滞、白带、疳积、疮癣、肿毒、乙型肝炎等有较好的效果。无患子盛果期平均每株产果实20kg，其假种皮富含皂苷，主要为萜类皂苷和倍半贴糖苷。这些表面活性物质具有很强的降低表面张力的作用，具有较强去污及洗涤能力，对人体温和，无刺激，而且具有易降解，无污染等优点。目前人们主要是利用无患子的假种皮，而剥离假种皮后余下种子(占果实干重的40.57％)尚未得到较好的利用。其中种仁中含有脂肪、蛋白质等都具有较高的商业应用题前景。而在种仁外包裹着一层硬壳(即种壳)，占种子比例的70％左右，是无患子种子的重要的组成部分。种壳主要由纤维素、木质素和半纤维素三大部分组成。若要实现无患子果实的综合利用，当然有必要对其种壳进行合理利用。

乳酸是一种天然存在的有机酸，广泛存在于人体、动物、植物和微生物中。乳酸通常是乳酸(C₃H₆O₃)和乳酰乳酸(C₆H₁₀O₅)的混合物，为无色透明或浅黄色糖浆状的粘性液，几乎无臭或微带有脂肪酸臭，味酸。乳酸的工业化生产主要有化学合成法、酶法和微生物发酵法，我国多采用发酵法。微生物发酵法生产乳酸，可通过菌种选育和培养条件的选择而得到具有专一性的L-乳酸、D-乳酸或DL-乳酸，完全可以满足聚乳酸的生产需求。乳酸有很强的防腐保鲜功效，其独特的酸味可增加食物的美味，在化妆品工业也被广泛用作许多护肤品的滋润。此外，乳酸在医药工业、生物降解材料、卷烟行业、纺织行业、涂料墨水工业、制革工业、微电子工业和农业中都有应用。传统乳酸发酵所用的主要原料是淀粉类物质，成本较高，而且大规模工业化生产会消耗大量粮食。如果能采用价廉易得的纤维原料来生产，不仅能大大拓展其生产原料的来源、降低原料成本，而且对解决粮食危机和减少环境污染有积极意义。

以纤维为原料进行生物转化制备乳酸有很好的应用前景，但其工业化需要解决的问题主要包括：(1)廉价纤维原料的稳定来源；(2)纤维素原料高效、低成本预处理技术；(3)纤维原料组分的合理利用；(4)由于一般纤维质原料比容大，水解液糖浓度低，发酵液中产品乳酸浓度低。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述存在的问题，选用资源丰富、容重大的无患子种壳，包括碱醇预处理分离出木素和半纤维素的步骤，以充分利用无患子种壳资源和提高制备乳酸的生产效率。

一种由无患子种壳制备乳酸的方法，包括：将无患子种壳在碱醇溶液中处理后过滤，洗涤无患子种壳残渣，然后进行同步糖化发酵转化成乳酸。

其中，对无患子种壳在碱醇溶液中处理之前先进行粉碎。无患子种壳粉碎成20-60目，优选40目。

其中，无患子种壳在碱醇溶液中处理，无患子种壳和碱醇溶液的料液比为1∶(20-30)，优选1∶20(w/v)。碱醇溶液的组成为20％ 1M NaOH或KOH溶液，80％乙醇或甲醇。处理时间为2-5小时，优选3小时。处理温度为70-100℃，优选80℃。

无患子种壳在碱醇溶液中处理，是将无患子种壳进行碱醇预处理，可以分离出木素和半纤维素，对后续同步糖化发酵转化乳酸有很大帮助。

碱醇预处理后的无患子种壳过滤残渣是用热水洗涤至中性(pH值7.0)，然后进行同步糖化发酵转化成乳酸。

其中，同步糖化发酵过程中，1升发酵体系中，碱醇处理并过滤后的无患子种壳残渣加入量为100-180g，优选120-150g。纤维素酶加入量为15FPU/g纤维素。乳酸菌株加入量为2-6g，优选2-4g(干物质计)。进行同步糖化发酵96-120h。反应温度40-50℃，优选45-48℃。pH值4.8。发酵培养基成分为KH₂PO₄ 0.5g/l，MgSO₄·7H₂O 0.5g/l，NaCl0.1g/l，牛肉膏5g/l和固体CaCO₃ 20g/l。