[发明专利]一种根霉直接发酵餐厨垃圾生产富马酸的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境技术（废弃物的资源化）领域，特别涉及餐厨垃圾的处理技术，尤其涉及利用根霉处理餐厨垃圾生产富马酸的技术方法。

背景技术

餐厨垃圾指的是在居民日常生活以及食品加工中产生的食物废料，占到城市生活垃圾的40%-60%，是城市生活垃圾的主要组成部分。据调查统计，美国餐厨垃圾年产生量达2600万吨左右，日本、韩国等国家餐厨垃圾年产生量也在千万吨以上，随着我国经济的快速发展，餐厨垃圾的产生量也在迅速增加，目前北京、上海等一些大型城市餐厨垃圾日产生量已达1000吨以上，人均餐厨垃圾产生量已接近1kg/d。由于我国餐厨垃圾的回收体系尚未建立，绝大多数城市存在着对餐厨垃圾管理无序、任意处置的问题。

餐厨垃圾由于极易腐败、变质，因此易产生大量毒素及散发性恶臭气体，污染水体和大气，并滋生蚊蝇，对环境造成不利影响。目前最主要的处理方式是将未经处理的餐厨垃圾用来喂养牲畜，但餐厨垃圾含有多种病菌，若未经处理直接饲养畜禽，会通过畜禽体内毒素、有害物质的积累对人体健康带来危害，从而造成人畜之间的交叉传染。若直接将餐厨垃圾填埋，则会因餐厨垃圾剩菜汤、馊水含量大，而造成对地下水体的污染，并占用本已稀缺的土地资源。同时，餐厨垃圾高含水率的特点，导致餐厨垃圾不能满足垃圾焚烧的发热量要求(不低于5000kJ／kg)，从而不适用于焚烧处理。因此，面对如此巨大的餐厨垃圾产生量，以及常规处理对餐厨垃圾的种种局限性，研究如何将餐厨垃圾单独收集，并进行高效资源化，已逐渐引起国内外研究学者关注。

餐厨垃圾有机质成分含量高，特别是淀粉，可占餐厨垃圾干重的30%-50%，同时营养元素丰富，这些特性为餐厨垃圾的资源化提供了可行性依据，因此餐厨垃圾具有较高的回收利用价值。

目前，餐厨垃圾的资源化主要有以下几个方向：利用餐厨垃圾产氢、制取甲烷、生产乳酸、用作蛋白饲料。但是利用餐厨垃圾生产富马酸的方向却无相关报道。

富马酸，又名反丁烯二酸，延胡索酸，是一种重要的有机基本化工原料和精细化工产品，广泛用于食品、化工、医药、涂料、树脂、增塑剂等领域。例如，食品级富马酸是口味纯正的酸味剂，用于生产汽水、冰淇淋等，对白面包、鲜肉、水果、等食品还具有很好的防霉效果。工业级富马酸用于生产不饱和树脂和醇酸树脂，以及作生产电泳漆的原料等。

综上所述，富马酸在食品、医药、化工等领域具有重要的应用价值。当前工业上主要采用顺酐异构法生产富马酸，但其原料来自于石油，为了减少对石油这种不可再生资源的依赖，目前最热门的生产富马酸的方法是生物质原料发酵法。

生物质原料发酵法是指利用农业废弃物、植物基淀粉等为原料，采用生物发酵的方法，生产各种化学品、燃料和生物基材料等所需产品。目前研究富马酸发酵主要生产菌株是根霉菌,根霉菌具有营养需求简单、生长迅速及环境适应能力强等优点,从而使其成为重点研究对象，包括米根霉(Rhizopus oryzae)、少根根霉(Rhizopus arrhizus)以及黑根霉(Rhizopus nigricans)等。其中，根霉（包括少根根霉和米根霉）是富马酸发酵研究最多的菌种。

由于根霉的糖化能力很强，可100%降解淀粉为葡萄糖，因此采用淀粉质原料替代葡萄糖作为碳源来发酵生产富马酸，成为当前研究热门，已有报道称，采用木薯粉作为原料发酵生产富马酸，得到了较高产量。

由于餐厨垃圾中淀粉含量较高，这为利用餐厨垃圾替代葡萄糖作为原料发酵生产富马酸提供了可能性，同时，根霉的生存能力较强，在成分复杂的餐厨垃圾中仍具有较好的生长能力，这进一步增加了利用餐厨垃圾生产富马酸的可行性。

与此同时，利用根霉处理餐厨垃圾，还可以实现餐厨垃圾的减量化，一定程度上解决餐厨垃圾处理难的一系列问题。因此，通过利用根霉处理餐厨垃圾，对实现餐厨垃圾的减量化及资源化是一个可行的并具有长远意义的有效途径。

发明内容

本发明目的是提供一种利用根霉发酵餐厨垃圾生产富马酸的方法，该方法采用餐厨垃圾作为原料发酵生产富马酸，既实现了餐厨垃圾的减量化，又能利用餐厨垃圾生产富马酸，使餐厨垃圾“变废为宝”，这对如何行之有效的处理和利用餐厨垃圾提供了新的思路。

本发明方法，包括以下步骤：

①根霉孢子悬浮液的制备；

②根霉种子液的制备；

③将餐厨垃圾滤干，并粉碎；

④按固液比1:1至1:1.5的比率加入自来水；

⑤将混合餐厨垃圾高温灭菌，并加入灭过菌的2%-6%的碳酸钙（质量体积比），调节ph在5.0-6.0，冷却，得到发酵培养基；