專利名稱：利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)檸檬酸和皂素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)檸檬酸和皂素的方法。
背景技術(shù)：
多年來，由木薯、白薯干、玉米、小麥、大米、甜菜糖、葡萄糖母液等為原料生產(chǎn)檸檬酸、皂素，檸檬酸和皂素生產(chǎn)都是分開進(jìn)行的，各干各的，這樣所有工業(yè)廢渣全部浪費(fèi)。一般以木薯為主要原料進(jìn)行生產(chǎn)，其工藝是將木薯粉碎，黑曲霉發(fā)酵，然后提取，精制、結(jié)晶、離心、干燥得到成品。此工業(yè)廢水、廢渣排放污染環(huán)境，此工藝投資大，以一萬噸檸檬酸為例。則要3000萬的投資，能耗大，利潤(rùn)率低。是一個(gè)投資大，耗能大，污染嚴(yán)重和利潤(rùn)率低的生產(chǎn)工藝。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種投資少、無污染、效益高利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)檸檬酸和皂素的方法。
本發(fā)明利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)檸檬酸的方法，具體步驟如下A篩選菌種用原產(chǎn)檸檬酸的黑曲霉菌種重新篩選適合薯類植物(黃姜)最優(yōu)產(chǎn)檸檬酸的菌株而獲得黑曲霉菌種。
B將薯芋類植物計(jì)劃收購(gòu)冷庫(kù)保存，用時(shí)取出將塊根洗凈，加水50％粉碎、打漿，用培養(yǎng)好的枯草芽孢桿菌、乳酸菌或直接產(chǎn)生淀粉酶，纖維素酶和降解有機(jī)物酶的菌類液體，按薯芋塊根重量的50％加入其中，攪勻、浸透，調(diào)節(jié)PH＝7.3，在溫度45～55℃下酶解20分鐘，升溫到80-90℃保溫液化1小時(shí)。然后按塊根重量15-20％補(bǔ)加水，滅菌，冷卻，接種我們篩選的新黑曲霉菌種，溫度控制在30～34℃左右，通氣、攪拌、發(fā)酵65-70小時(shí)完成。然后按工業(yè)常規(guī)生產(chǎn)檸檬酸的步驟提取、精制，制備檸檬酸。
本發(fā)明利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)皂素的方法，具體步驟如下①收集上述發(fā)酵殘?jiān)?，?0％水?dāng)噭?，用培養(yǎng)好的纖維素酶菌液，按濾渣重量的50％加入其中攪拌，浸透，調(diào)節(jié)PH＝7.3，在溫度45～55℃酶解1小時(shí)。
②過濾，收集沉淀物，用0.5N HCI加壓1.5-2MPA，水解20分鐘-1小時(shí)或2N HCI常壓水解4-5小時(shí)，過濾，收集沉淀物，水洗至中性，烘干，得到水解物。
③水解物用120號(hào)汽油提取、結(jié)晶、過濾，母液套用。
④結(jié)晶物經(jīng)70～80℃干燥，粉碎，得皂素成品。
環(huán)保處理①原皂素生產(chǎn)鹽酸水解工藝中排放的為深棕色廢液，雜質(zhì)多，成分復(fù)雜，濃度高，是COD及BOD很高的廢液。
新工藝的黃姜水解工序酸液用量只有原工藝用量的1/12，且因黃姜經(jīng)檸檬酸生產(chǎn)工藝過程將黃姜中的糖類及淀粉類物質(zhì)充分轉(zhuǎn)化使用，將此殘?jiān)儆脕砩a(chǎn)皂素水解物時(shí)，不但大幅度減少了用酸量，而且水解后水解液中溶出的雜質(zhì)大幅減少，此廢液經(jīng)活性炭處理，再補(bǔ)充一部分濃鹽酸調(diào)節(jié)至所需濃度，可反復(fù)使用于水解工序中，此較濃的水解液部分可做到零排放，至于水解后水解物用水將其洗至中性的過程中，所產(chǎn)生的廢水，因濃度很低，經(jīng)活性污泥處理后COD及BOD易達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。
②檸檬酸廠如果將起始原料由木薯改用薯芋類植物(如黃姜)，用原有的整體環(huán)保設(shè)施進(jìn)行三廢處理能達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)污染環(huán)境。
本發(fā)明利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)檸檬酸和皂素的方法的優(yōu)點(diǎn)是改變了檸檬素生產(chǎn)廠產(chǎn)值低，投資回報(bào)慢，和皂素生產(chǎn)環(huán)境污染兩個(gè)問題，皂素生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量均大大提高。按本工藝生產(chǎn)檸檬酸，轉(zhuǎn)化率35％，提取收率85％(有結(jié)晶水)，皂素收率0.6-0.8％。1萬噸規(guī)模的檸檬酸廠老工藝產(chǎn)值5000萬元，本工藝產(chǎn)值13000萬元。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)檸檬酸的方法，具體步驟如下A篩選菌種用原產(chǎn)檸檬酸的黑曲霉菌種重新篩選適合薯類植物(黃姜)最優(yōu)產(chǎn)檸檬酸的菌株而獲得黑曲霉菌種。
B將薯芋類植物計(jì)劃收購(gòu)冷庫(kù)保存，用時(shí)取100Kg出將塊根洗凈，加水50％粉碎、打漿，用培養(yǎng)好的枯草芽孢桿菌、乳酸菌或直接產(chǎn)生淀粉酶，纖維素酶和降解有機(jī)物酶的菌類液體，按薯芋塊根重量的50％加入其中，攪勻、浸透，調(diào)節(jié)PH＝7.3，在溫度45～55℃下酶解20分鐘，升溫到80-90℃保溫液化1小時(shí)。然后按塊根重量15-20％補(bǔ)加水，滅菌，冷卻，接種我們篩選的新黑曲霉菌種，溫度控制在30～34℃左右，通氣、攪拌、發(fā)酵65-70小時(shí)完成。然后按工業(yè)常規(guī)生產(chǎn)檸檬酸的步驟提取、精制，制備檸檬酸。
本發(fā)明利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)皂素的方法，具體步驟如下①收集上述發(fā)酵殘?jiān)?，?5～50％水?dāng)噭?，用培養(yǎng)好的纖維素酶菌液，按濾渣重量的50％加入其中攪拌，浸透，調(diào)節(jié)PH＝7.3，在溫度45～55℃酶解1小時(shí)。
②過濾，收集沉淀物，用0.5N HCI加壓1.5-2MPA，水解20分鐘-1小時(shí)或2N HCI常壓水解4-5小時(shí)，過濾，收集沉淀物，水洗至中性，烘干，得到水解物。
③水解物用120號(hào)汽油提取、結(jié)晶、過濾，母液套用。
④結(jié)晶物經(jīng)70～80℃干燥，粉碎，得皂素成品。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)檸檬酸和皂素的方法，其特征在于(一)利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)檸檬酸的方法，具體步驟如下A篩選菌種用原產(chǎn)檸檬酸的黑曲霉菌種重新篩選適合薯類植物(黃姜)最優(yōu)產(chǎn)檸檬酸的菌株而獲得黑曲霉菌種；B將薯芋類植物計(jì)劃收購(gòu)冷庫(kù)保存，用時(shí)取出將塊根洗凈，加水50％粉碎、打漿，用培養(yǎng)好的枯草芽孢桿菌、乳酸菌或直接產(chǎn)生淀粉酶，纖維素酶和降解有機(jī)物酶的菌類液體，按薯芋塊根重量的50％加入其中，攪勻、浸透，調(diào)節(jié)PH＝7.3，在溫度45～55℃下酶解20分鐘，升溫到80-90℃保溫液化1小時(shí)，然后按塊根重量15-20％補(bǔ)加水，滅菌，冷卻，接種我們篩選的新黑曲霉菌種，溫度控制在30～34℃左右，通氣、攪拌、發(fā)酵65-70小時(shí)完成，然后按工業(yè)常規(guī)生產(chǎn)檸檬酸的步驟提取、精制，制備檸檬酸；(二)利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)皂素的方法，具體步驟如下①收集上述發(fā)酵殘?jiān)?，?0％水?dāng)噭?，用培養(yǎng)好的纖維素酶菌液，按濾渣重量的50％加入其中攪拌，浸透，調(diào)節(jié)PH＝7.3，在溫度45～55℃酶解1小時(shí)；②過濾，收集沉淀物，用0.5N HCI加壓1.5-2MPA，水解20分鐘-1小時(shí)或2N HCI常壓水解4-5小時(shí)，過濾，收集沉淀物，水洗至中性，烘干，得到水解物；③水解物用120號(hào)汽油提取、結(jié)晶、過濾，母液套用；④結(jié)晶物經(jīng)70～80℃干燥，粉碎，得皂素成品。
全文摘要
利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)檸檬酸和皂素的方法，包括利用生物技術(shù)由薯芋類植物生產(chǎn)檸檬酸的方法和利用生物技術(shù)由薯芋類植物廢渣生產(chǎn)皂素的方法。其優(yōu)點(diǎn)是改變了檸檬素生產(chǎn)廠產(chǎn)值低，投資回報(bào)慢，和皂素生產(chǎn)環(huán)境污染兩個(gè)問題，皂素生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量均大大提高。按本工藝生產(chǎn)檸檬酸，轉(zhuǎn)化率35％，提取收率85％(有結(jié)晶水)，皂素收率0.6－0.8％。1萬噸規(guī)模的檸檬酸廠老工藝產(chǎn)值5000萬元，本工藝產(chǎn)值13000萬元。
文檔編號(hào)C12P33/00GK1673385SQ20041001290
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2004年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者劉華祥, 曾慶祥, 代自強(qiáng), 李長(zhǎng)榮 申請(qǐng)人:劉華祥, 曾慶祥, 代自強(qiáng), 李長(zhǎng)榮