[发明专利]一种利用亚铵法纸浆为原料制备微生物油脂的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，特别涉及一种以亚铵法预处理天然木质纤维素获得的纸浆为原料，通过产油微生物发酵制备微生物油脂的方法。本发明可以更有效地利用天然木质纤维素材料生产微生物油脂，降低微生物油脂的生产成本投入，便于生产放大。

背景技术

一些微生物可在胞内积累超过其细胞干重20％的油脂，主要成分为甘油三酯。其油脂脂肪酸组成和植物油类似，主要为C₁₆和C₁₈的脂肪酸。由于微生物油脂的生产不受时间、季节、地点以及气候变化的影响，可以实现油脂规模化连续生产。微生物油脂生产技术可为生物柴油和油脂工业提供新原料，具有重要应用前景。

生物质是地球上第四大能源，并且是唯一可再生能源。木质纤维素类生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素三大部分构成。其中纤维素含量40-50％，半纤维素25-35％，木质素15-20％。木质纤维素原料主要包括农业和林业废弃物。由于其来源广泛，价格低廉。因此，利用木质纤维素原料生产微生物油脂，不仅能够降低油脂成本，还可以废物利用，改善环境问题。在植物组织中木质素与半纤维素以共价键形式结合，并将纤维素分子包埋其中，形成一种坚固的天然屏障，使一般微生物很难进入使其降解。因此，需要一些特殊的方法破坏木质纤维素的结构，从而对木质纤维素进行利用。

目前，国内外已经对木质纤维素原料生产微生物油脂进行了广泛的研究。离子液体溶解木质纤维素是近年发展起来的一种新的预处理方法，它能够有效的破坏木质纤维素结构，并脱除木质素，显著地提高酶解效率。使用离子液体预处理木质纤维素，进而进行油脂发酵已有文献报道(Xieetal.EnzymatichydrolysatesofcornstoverpretreatedbyaN-methylpyrrolidone-ionicliquidsolutionformicrobiallipidproduction.Greenchemistry.2012,14,1202-1210)。但离子液体在使用中仍然存在一些问题：离子液体成本高，重复使用效率低，粘度大不利于放大。稀酸预处理是木质纤维素预处理中使用较为广泛的方法。稀酸能够破坏木质纤维素中半纤维素的结构，从而利于后续的酶水解(Runetal.Co-HydrolysisofLignocellulosicBiomassforMicrobialLipidAccumulation.Biotechnologyandbioengineering.2013,110,1039-1049)。稀酸预处理能够有效的破坏半纤维素的结构，但是会产生糠醛、羟甲基糠醛、乙酸等副产物，影响后续的油脂发酵(Huangetal.BiologicalremovalofinhibitorsleadstotheimprovedlipidproductioninthelipidfermentationofcornstoverhydrolysatebyTrichosporoncutaneum.BioresourceTechnology.2011,102,9705-9709；冯冲等.发酵性丝孢酵母产油脂中纤维质糖化液脱毒工艺对比及优化研究.北京化工大学学报(自然科学版).2011,38,87-91)，增加油脂发酵成本。此外，还有气爆预处理(陈尚钘等.蒸汽爆破预处理对玉米秸秆化学组成及纤维结构特性的影响.林产化学与工业.2009,29,33-38)、碱预处理(Wangetal.Fastandefficientnanoshearhybridalkalinepretreatmentofcornstoverforbiofuelandmaterialsproduction.BiomassandBioenergy.2013,51,35-42)、生物预处理(Yuetal.Theeffectofbiologicalpretreatmentwiththeselectivewhite-rotfungusEchinodontiumtaxodiionenzymatichydrolysisofsoftwoodsandhardwoods.Bioresourcetechnology.2009,100,5170-5175)、氨爆预处理(Lauetal.Theimpactsofpretreatmentonthefermentabilityofpretreatedlignocellulosicbiomass:acomparativeevaluationbetweenammoniafiberexpansionanddiluteacidpretreatment.Biotechnologyforbiofuel.2009,2,1-11)等预处理方法。虽然这些方法能够有效的破坏木质纤维素结构，但是因为过程复杂、成本高、副产物多等原因，将会增加油脂生产过程的复杂性和资本的投入，从而推高微生物油脂的生产成本，且不利于微生物油脂发酵过程放大和规模化生产。