一種滸苔高值化提取方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種滸苔高值化提取方法，其特征在于，所述的方法包括如下步驟：（1）原料預(yù)處理（2）纖維酶解（3）蛋白酶解（4）鹽水消化（5）稀釋過濾（6）脫色（7）CaCl2溶液處理（8）離子交換（9）制海藻酸鈉（10）制乙醇（11）制滸苔有機(jī)肥。本發(fā)明以蛋白酶、果膠酶、纖維素酶按科學(xué)的配比制成復(fù)合酶，對原料進(jìn)行預(yù)處理，有利于提高海藻酸鈉的提取率；同時利用富含纖維素的滸苔加工廢棄物制備燃料乙醇；通過濃縮、噴干、造粒制造滸苔有機(jī)肥，實現(xiàn)了滸苔的高值化綜合利用，開發(fā)了海洋生物能源。
【專利說明】一種滸苔高值化提取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及滸苔利用領(lǐng)域，具體涉及一種滸苔高值化提取方法。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前世界面臨著能源短缺和環(huán)境污染的巨大壓力，開發(fā)清潔的可再生能源已經(jīng)成為解決石化資源和能源危機(jī)的重要手段。生物乙醇作為一種清潔燃料及汽油添加劑而受到廣泛關(guān)注。目前，我國制備燃料乙醇主要側(cè)重于秸桿、甘蔗渣、木屑和木薯等陸源原料，但對海洋生物資源制備生物乙醇的研究較少，在滸苔生物質(zhì)能源開發(fā)方面的技術(shù)研究相對落后。
[0003]海洋面積巨大，蘊(yùn)藏著豐富的滸苔資源，其種類繁多、光合作用效率高、生長周期短，每年可通過光合作用產(chǎn)生的生物質(zhì)總量就達(dá)550x10s噸，是一種巨大的可再生資源，也是產(chǎn)生生物質(zhì)能源的潛在資源。利用富含纖維素、滸苔多糖、甘露醇的滸苔加工廢棄物制備燃料乙醇，不僅可使?jié)G苔加工廢棄物變廢為寶，解決環(huán)境污染問題，還可為制備生物乙醇提供充足和廉價的原料供應(yīng)，促進(jìn)海洋生物質(zhì)能源的技術(shù)開發(fā)。
[0004]滸苔是綠藻門石莼科的一屬。藻體直立，管狀中空或者至少在藻體滸苔的柄部和藻體邊緣部分呈中空，管狀部分由單層細(xì)胞組成。滸苔富含碳水化合物、蛋白質(zhì)、粗纖維及礦物質(zhì)，同時還含有脂肪和維生素。在滸苔蛋白質(zhì)中，氨基酸種類齊全，必需氨基酸含量較高；條滸苔的限制氨基酸為蛋氨酸。滸苔的脂肪酸組成中，多不飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸的含量為分別為50.5%、12.7%和36.8%，其中包括近4%的奇數(shù)碳原子脂肪酸。因此滸苔是高蛋白、高膳食纖維、低脂肪、低能量，且富含礦物質(zhì)和維生素的天然理想營養(yǎng)食品的原料。滸苔的纖維質(zhì)有解毒煙堿的作用，對吸煙者有好處。條滸苔含碘較多。
[0005]海藻酸鈉，一種天然多糖，具有藥物制劑輔料所需的穩(wěn)定性、溶解性、粘性和安全性。1881年，英國化學(xué)家E.C.Stanford首先對褐色滸苔中的滸苔酸鹽提取物進(jìn)行科學(xué)研究。他發(fā)現(xiàn)該褐藻酸的提取物具有幾種很有趣的特性，它具有濃縮溶液、形成凝膠和成膜的能力?；诖耍岢隽藥醉椆I(yè)化生產(chǎn)的申請。但是，滸苔酸鹽直到50年之后才進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。商業(yè)化生產(chǎn)始于1927年，現(xiàn)在全世界每年約生產(chǎn)30000噸，其中30%用于食品工業(yè)，剩下的用于其它工業(yè)，制藥業(yè)和牙科。
[0006]目前酶解提取法提取海藻酸鈉還不夠成熟，往往都只是采用了單一的纖維素酶進(jìn)行水解，但組成植物細(xì)胞壁的有纖維素酶、半纖維素酶、果膠、木質(zhì)素等成分，他們之間的鏈接方式或者鑲嵌，或者抱合，所以用單一的酶很難徹底破解植物的細(xì)胞壁，不能使內(nèi)容物完全釋放。
[0007]如何徹底破解植物的細(xì)胞壁，使內(nèi)容物完全釋放，又要避免受到其它人分子物質(zhì)，如果膠、蛋白質(zhì)等的干擾。本發(fā)明考慮以蛋白酶、果膠酶、纖維素酶按科學(xué)的配比制成復(fù)合酶，對原料進(jìn)行預(yù)處理，然后再提取海藻酸鈉的基礎(chǔ)上，充分利用滸苔生產(chǎn)乙醇和含有氮、磷、鉀無機(jī)養(yǎng)分的有機(jī)肥。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)中存在的技術(shù)難題，本發(fā)明提供了一種滸苔高值化提取方法，其特征在于，所述的方法包括如下步驟:
(O原料預(yù)處理:將滸苔烘干，粉碎，加入原料重量6-9倍的新鮮飲用水，50-60°C水浴中浸泡2-3h ；
(2)纖維酶解:用HCl調(diào)液體pH值至4-7，加入由內(nèi)切β-葡聚糖酶45%、外切β-葡聚糖酶30%、β -葡萄糖苜酶25%組成的纖維素酶0.3-0.5%，酶解6-8h ；
(3)蛋白酶解:加入由中性蛋白酶45%、木瓜蛋白酶55%組成的蛋白酶0.2-0.4%，由果膠裂解酶55%、果膠酯酶45%組成的果膠酶0.2-0.3%，繼續(xù)酶解3_4h，攪拌，酶解后離心分離；
(4)鹽水消化:向上述離心后的滸苔中加入8-10倍滸苔重量的2-3%NaHCO3和1-1.5%氫氧化鈉的混合液，在50-60°C水浴中消化2-2.5h ；
(5)稀釋過濾:然后加入體積5-6倍50-60°C的新鮮飲用水進(jìn)行稀釋l_2h，充分稀釋均勻后，通過200-300目的絹網(wǎng)過濾；
(6)脫色:濾液加入0.3-0.4%的雙氧水，在50-60°C脫色l_2h，然后升溫到75_85°C保持10-20min,用200-300目的絹網(wǎng)過濾；
(7)CaCl2溶液處理:濾液緩慢加入體積比2-3%濃度10%的CaCl2溶液，靜置l_2h，然后過濾，用新鮮的飲用水清洗海藻酸鈣纖維中殘留的CaCl2溶液及其它雜質(zhì)；
(8)離子交換:海藻酸鈣加入10-12倍的純化水，然后用1-2倍10%NaCl溶液，在50-60°C水浴中進(jìn)行離子交換，使海藻酸鈣纖維完全轉(zhuǎn)化為海藻酸鈉溶液；
(9)制海藻酸鈉:然后用95%的酒精沉淀，獲得海藻酸鈉，海藻酸鈉經(jīng)脫水、烘干、粉碎得到成品；
(10)制乙醇:步驟(3)中的離心濾液高壓滅菌，冷卻后，加入已經(jīng)活化的酵母菌，接種比例為15-20%，27-35°C密封并繼續(xù)培養(yǎng)4-8天發(fā)酵，發(fā)酵液蒸餾生產(chǎn)乙醇；
(11)制滸苔有機(jī)肥:向步驟(10)蒸餾乙醇后剩余的液體中加入丙三醇15-20%、麥芽低聚糖10-20%、尿素20-40%、磷酸二氫鉀15-20%、硝酸鉀10-15%和三十烷醇0.01%-0.05%，經(jīng)濃縮到45-60%濃度后，噴干、造粒，制備滸苔有機(jī)肥。
[0009]上述的一種滸苔高值化提取方法，其特征在于:所述步驟(10)中發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，酶解液滅菌后，接入已經(jīng)活化的工業(yè)酵母菌種CICC31447，進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。
[0010]上述的一種滸苔高值化提取方法，其特征在于:所述步驟(10)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，酶解液經(jīng)過活化的酵母菌在30°c下，發(fā)酵培養(yǎng)7天，所獲得的生物乙醇量最大。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明以蛋白酶、果膠酶、纖維素酶按科學(xué)的配比制成復(fù)合酶，避免受到其它人分子物質(zhì)，如果膠、蛋白質(zhì)等的干擾，對原料進(jìn)行預(yù)處理，徹底破解植物的細(xì)胞壁，將滸苔中的纖維素、蛋白質(zhì)等主要成分分離出來，并轉(zhuǎn)化為微生物可利用的單糖、寡糖及游離蛋白質(zhì)，有利于提高海藻酸鈉的提取率；同時利用富含纖維素的滸苔加工廢棄物制備燃料乙醇；向蒸餾乙醇后剩余的液體中加入丙三醇、麥芽低聚糖、尿素等營養(yǎng)元素，通過濃縮、噴干、造粒制造滸苔有機(jī)肥，一方面能夠加快植物生長，增加植物產(chǎn)量和增強(qiáng)植物抗寒、抗病、抗倒伏能力；另一方面為菌液中益菌的生長繁殖提供氮、磷、鉀等元素，增強(qiáng)菌體活動能力及作用。實現(xiàn)了滸苔的高值化綜合利用，開發(fā)了海洋生物能源。

【具體實施方式】
[0012]實施例1:
稱量烘干、粉碎的滸苔100kg，加入原料重量600kg的新鮮飲用水，50°C水浴中浸泡2h，用HCl調(diào)液體pH值至4，加入由內(nèi)切β-葡聚糖酶45%、外切β-葡聚糖酶30%、β-葡萄糖苜酶25 %組成的纖維素酶0.3%，酶解6h ;加入由中性蛋白酶45 %、木瓜蛋白酶55 %組成的蛋白酶0.2%，由果膠裂解酶55%、果膠酯酶45%組成的果膠酶0.2%，繼續(xù)酶解3h，攪拌，酶解后離心分離；
向上述離心后的滸苔中加入800kg的2% NaHCO3和I %氫氧化鈉的混合液，在50°C水浴中消化2h ;然后加入體積5倍50°C的新鮮飲用水進(jìn)行稀釋lh，充分稀釋均勻后，通過200目的絹網(wǎng)過濾；濾液加入0.3%的雙氧水，在50°C脫色lh，然后升溫到75°C保持lOmin，用200目的絹網(wǎng)過濾；濾液緩慢加入體積比2%濃度10%的CaCl2溶液，靜置lh，然后過濾，用新鮮的飲用水清洗海藻酸鈣纖維中殘留的CaCl2溶液及其它雜質(zhì)；海藻酸鈣加入100kg的純化水，然后用10kg 10% NaCl溶液，在50°C水浴中進(jìn)行離子交換,使海藻酸鈣纖維完全轉(zhuǎn)化為海藻酸鈉溶液；然后用95%的酒精沉淀，獲得海藻酸鈉，海藻酸鈉經(jīng)脫水、烘干、粉碎得到成品；
先將工業(yè)酵母置于培養(yǎng)液中培養(yǎng)活化，培養(yǎng)基成分為3%酵母膏、3%蛋白胨、4%葡萄糖，以上原料加水溶解，于125°C滅菌15min，然后在潔凈操作臺中接種，30°C培養(yǎng)I天，將滸苔預(yù)處理后的酶解液高壓滅菌，冷卻后，加入已經(jīng)活化的酵母菌，接種比例為15%，28°C密封并繼續(xù)培養(yǎng)4天發(fā)酵，發(fā)酵液蒸餾生產(chǎn)乙醇，培養(yǎng)結(jié)束后，測定其中的乙醇濃度約為3.9%。
[0013]生物乙醇發(fā)酵蒸餾出乙醇后，剩余的發(fā)酵殘液濃縮到濃度為50%，然后噴干，向上述蒸餾乙醇后剩余的液體中加入丙三醇20%、麥芽低聚糖20%、尿素25%、磷酸二氫鉀20%、硝酸鉀15%和三十烷醇0.05%,經(jīng)濃縮到45%濃度后，噴干、粉碎，制成滸苔有機(jī)肥，肥料中的氮磷鉀的含量約為21%，總有機(jī)質(zhì)的含量為43%。
[0014]實施例2:
稱量烘干、粉碎的滸苔100kg，加入原料重量900kg的新鮮飲用水，60°C水浴中浸泡3h，用HCl調(diào)液體pH值至7，加入由內(nèi)切β-葡聚糖酶45%、外切β-葡聚糖酶30%、β-葡萄糖苜酶25 %組成的纖維素酶0.5%，酶解8h ;加入由中性蛋白酶45 %、木瓜蛋白酶55 %組成的蛋白酶0.4%，由果膠裂解酶55%、果膠酯酶45%組成的果膠酶0.3%，繼續(xù)酶解4h，攪拌，酶解后離心分離；
向上述離心后的滸苔中加入100kg的3% NaHCO3和1.5%氫氧化鈉的混合液，在60°C水浴中消化2.5h ;然后加入體積6000kg 60°C的新鮮飲用水進(jìn)行稀釋2h，充分稀釋均勻后，通過300目的絹網(wǎng)過濾；濾液加入0.4%的雙氧水，在60°C脫色2h，然后升溫到85°C保持20min,用300目的絹網(wǎng)過濾；濾液緩慢加入體積比3%濃度10%的CaCl2溶液，靜置2h，然后過濾，用新鮮的飲用水清洗海藻酸鈣纖維中殘留的CaCl2溶液及其它雜質(zhì)；海藻酸鈣加入1200kg的純化水，然后用1200kg 10% NaCl溶液，在60°C水浴中進(jìn)行離子交換，使海藻酸鈣纖維完全轉(zhuǎn)化為海藻酸鈉溶液；然后用95%的酒精沉淀，獲得海藻酸鈉，海藻酸鈉經(jīng)脫水、烘干、粉碎得到成品； 先將工業(yè)酵母置于培養(yǎng)液中培養(yǎng)活化，培養(yǎng)基成分為3%酵母膏、3%蛋白胨、4%葡萄糖，以上原料加水溶解，于128°C滅菌20min，然后在潔凈操作臺中接種，30°C培養(yǎng)2天，將滸苔預(yù)處理后的酶解液高壓滅菌，冷卻后，加入已經(jīng)活化的酵母菌，接種比例為20%，28°C密封并繼續(xù)培養(yǎng)8天發(fā)酵，發(fā)酵液蒸餾生產(chǎn)乙醇，培養(yǎng)結(jié)束后，測定其中的乙醇濃度約為4.3%。
[0015]生物乙醇發(fā)酵蒸餾出乙醇后，剩余的發(fā)酵殘液濃縮到濃度為50%，然后噴干，
向上述蒸餾乙醇后剩余的液體中加入丙三醇20%、麥芽低聚糖20%、尿素25%、磷酸二氫鉀20%、硝酸鉀15%和三十烷醇0.05%,經(jīng)濃縮到60%濃度后，噴干、粉碎，制成滸苔有機(jī)肥，肥料中的氮磷鉀的含量約為23%，總有機(jī)質(zhì)的含量為46%。
【權(quán)利要求】
1.一種滸苔高值化提取方法，其特征在于，所述的方法包括如下步驟: (O原料預(yù)處理:將滸苔烘干，粉碎，加入原料重量6-9倍的新鮮飲用水，50-60°C水浴中浸泡2-3h ； (2)纖維酶解:用HCl調(diào)液體pH值至4-7，加入由內(nèi)切β-葡聚糖酶45%、外切β-葡聚糖酶30%、β -葡萄糖苜酶25%組成的纖維素酶0.3-0.5%，酶解6-8h ； (3)蛋白酶解:加入由中性蛋白酶45%、木瓜蛋白酶55%組成的蛋白酶0.2-0.4%，由果膠裂解酶55%、果膠酯酶45%組成的果膠酶0.2-0.3%，繼續(xù)酶解3_4h，攪拌，酶解后離心分離； (4)鹽水消化:向上述離心后的滸苔中加入8-10倍滸苔重量的2-3%NaHCO3和1-1.5%氫氧化鈉的混合液，在50-60°C水浴中消化2-2.5h ； (5)稀釋過濾:然后加入體積5-6倍50-60°C的新鮮飲用水進(jìn)行稀釋l_2h，充分稀釋均勻后，通過200-300目的絹網(wǎng)過濾； (6)脫色:濾液加入0.3-0.4%的雙氧水，在50-60°C脫色l_2h，然后升溫到75_85°C保持10-20min,用200-300目的絹網(wǎng)過濾； (7)CaCl2溶液處理:濾液緩慢加入體積比2-3%濃度10%的CaCl2溶液，靜置l_2h，然后過濾，用新鮮的飲用水清洗海藻酸鈣纖維中殘留的CaCl2溶液及其它雜質(zhì)； (8)離子交換:海藻酸鈣加入10-12倍的純化水，然后用1-2倍10%NaCl溶液，在50-60°C水浴中進(jìn)行離子交換，使海藻酸鈣纖維完全轉(zhuǎn)化為海藻酸鈉溶液； (9)制海藻酸鈉:然后用95%的酒精沉淀，獲得海藻酸鈉，海藻酸鈉經(jīng)脫水、烘干、粉碎得到成品； (10)制乙醇:步驟(3)中的離心濾液高壓滅菌，冷卻后，加入已經(jīng)活化的酵母菌，接種比例為15-20%，27-35°C密封并繼續(xù)培養(yǎng)4-8天發(fā)酵，發(fā)酵液蒸餾生產(chǎn)乙醇； (11)制滸苔有機(jī)肥:向步驟(10)蒸餾乙醇后剩余的液體中加入丙三醇15-20%、麥芽低聚糖10-20%、尿素20-40%、磷酸二氫鉀15-20%、硝酸鉀10-15%和三十烷醇0.01%-0.05%，經(jīng)濃縮到45-60%濃度后，噴干、造粒，制備滸苔有機(jī)肥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滸苔高值化提取方法，其特征在于:所述步驟(10)中發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，酶解液滅菌后，接入已經(jīng)活化的工業(yè)酵母菌種CICC31447，進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滸苔高值化提取方法，其特征在于:所述步驟(10)發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，酶解液經(jīng)過活化的酵母菌在30°C下，發(fā)酵培養(yǎng)7天，所獲得的生物乙醇量最大。
【文檔編號】C12P7/10GK104341535SQ201310341026
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月7日
【發(fā)明者】朱鳳 申請人:青島博研達(dá)工業(yè)技術(shù)研究所(普通合伙)